zkEVM nâng cấp tường thuật zkVM, tại sao năm dự án cốt lõi này đáng được chú ý?

Công nghệ Zk-SNARKs (ZKP) đặc biệt quan trọng trong việc tìm kiếm các giải pháp cho khả năng mở rộng và hiệu quả tính toán của Blockchain. zkVM (Zero-Knowledge Máy ảo) là một trong những ứng dụng cụ thể của công nghệ này. zkVM, như một nền tảng điện toán đa năng dựa trên ZKP, có thể xác minh tính đúng đắn của các tính toán mà không tiết lộ chi tiết thực thi. Nó cũng hỗ trợ off-chain xử lý các tác vụ tính toán chuyên sâu và chỉ gửi kết quả xác minh cho Blockchain, giúp cải thiện đáng kể khả năng mở rộng của Blockchain. Hiện tại, các giải pháp zkVM đang được phát triển cho các dự án dài nhất trên thị trường, chẳng hạn như a16z, Taiko, ZKM, v.v.

Giới thiệu về zkVM

zkVM là một nền tảng điện toán đa năng dựa trên zk-SNARK có thể thực hiện nhiều tác vụ tính toán khác nhau, bao gồm hợp đồng thông minh, xử lý dữ liệu và các hoạt động thuật toán phức tạp. Chức năng cốt lõi của nó là tạo ra các zk-SNARK xác minh tính chính xác của các tính toán mà không tiết lộ chi tiết thực thi. Thông qua công nghệ SNARKs, các bằng chứng này có thể được xác minh off-chain và Người xác thực không cần phải thực hiện lại toàn bộ quá trình tính toán trên Blockchain, trả chi phí tính toán đắt đỏ.

Ngoài ra, thiết kế của zkVM không giới hạn ở các giao dịch Tài sản tiền điện tử, tính linh hoạt của nó cho phép nó được triển khai trong các tình huống ứng dụng long, chẳng hạn như xử lý dữ liệu y tế, quản lý Chuỗi cung ứng, hệ thống bỏ phiếu bí mật, v.v., tất cả đều cần xác minh tính đúng đắn của logic xử lý trong khi vẫn đảm bảo an toàn dữ liệu.

zkVM so với các Máy ảo khác

VM truyền thống thường đề cập đến một môi trường tính toán hoàn chỉnh được ảo hóa trên phần cứng vật lý và chức năng cốt lõi là mô phỏng môi trường phần cứng, cho phép các hệ điều hành hoặc ứng dụng dài nhất chạy trên cùng một phần cứng vật lý. Các máy ảo này chủ yếu đạt được chức năng của chúng thông qua công nghệ ảo hóa phần cứng và cách ly ở cấp hệ điều hành. Chúng thường không liên quan đến quá trình xác minh mã hóa các ứng dụng hoặc dữ liệu chạy trên chúng.

Máy ảo không có kiến thức (zkVM) sử dụng zk-SNARK để đảm bảo tính chính xác của quá trình thực thi chương trình, có thể áp dụng cho bất kỳ chương trình nào có thể được biên dịch và chạy trên máy ảo. zkVM được thiết kế để cung cấp một nền tảng xác minh tính toán chung cho nhiều trường hợp sử dụng khác nhau và hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình dài nhất như Rust, C / C ++ và Go, cho phép các nhà phát triển xây dựng các ứng dụng bằng ngôn ngữ quen thuộc của họ. Quá trình tính toán và xác thực có xu hướng tốn nhiều thời gian hơn so với các máy ảo truyền thống, ** vì việc tạo zk-SNARK là một quá trình tính toán chuyên sâu đòi hỏi tài nguyên tính toán đáng kể, điều này hạn chế phần lớn tốc độ xử lý giao dịch (TPS) **. Mặc dù công nghệ ZK hiện tại đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc tạo ra các bằng chứng riêng lẻ, khả năng xử lý các giao dịch quy mô lớn trong điều kiện tải cao vẫn còn hạn chế. Việc tạo ra mỗi bằng chứng có thể mất từ vài giây đến vài phút, đây là một hạn chế đối với các ứng dụng yêu cầu thông lượng cao, chẳng hạn như hệ thống xử lý thanh toán quy mô lớn.

zkEVM là một triển khai cụ thể của zkVM được thiết kế cho hệ sinh thái Ethereum để nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum thông qua zk-SNARK. Nó hoàn toàn tương thích với các công cụ hợp đồng thông minh và phát triển của Ethereum, chẳng hạn như Solidity và Vyper, và các ứng dụng Ethereum hiện có có thể được di chuyển liền mạch sang zkEVM mà không cần bất kỳ sửa đổi nào. Do đó, zkEVM giống như một phiên bản Ethereum được tối ưu hóa cụ thể.

** Các dự án liên quan đến zkVM **

Bất chấp những thách thức của công nghệ zk, vẫn có một số bên dự án trên thị trường đã chứng minh sức mạnh kỹ thuật của họ trong việc phát triển các giải pháp zkVM.

Jolt: Hiệu suất tuyệt vời

Vào ngày 9 tháng 4, a16z đã phát hành triển khai ban đầu của giải pháp zkVM, Jolt, một loại zkVM mới nhanh chóng và dễ dàng hơn cho các nhà phát triển để mở rộng quy mô và kiểm tra mã.

Không giống như các zkVM khác dựa trên khung STARK, Jolt tận dụng các tham số tra cứu Lasso và các kỹ thuật dựa trên sumcheck. Cách tiếp cận sáng tạo này không chỉ đơn giản hóa việc thực hiện các hướng dẫn máy ảo mới mà còn cải thiện tốc độ tổng thể của hệ thống. Jolt được thiết kế dễ sử dụng và hiệu quả, và cơ sở mã của nó rất hợp lý, chỉ với 50 dòng mã Rust mỗi CPU lệnh trong Jolt. Ngoài ra, hiệu suất của Jolt rất tuyệt vời, hoạt động nhanh hơn zk-SNARK 5 lần so với RISC Zero và nhanh hơn 2 lần so với SP1 trong các bài kiểm tra điểm chuẩn ban đầu.

RISC Zero: Xử lý hiệu quả các phép tính phức tạp

RISC Zero là một zkVM với cấu trúc SNARK đệ quy, được đặc trưng bởi cách tiếp cận đệ quy hỗ trợ các bằng chứng lồng vào nhau. Trong công nghệ SNARKs, đệ quy có thể phá vỡ các bằng chứng phức tạp thành các bằng chứng nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Những bằng chứng nhỏ này có thể được xác minh độc lập và cuối cùng được hợp nhất thành một bằng chứng lớn hoàn chỉnh, một quá trình không ảnh hưởng đến tính hợp lệ của bằng chứng. RISC Zero là duy nhất trong cách tiếp cận đệ quy, tích hợp liền mạch các lớp bằng chứng dài nhất vào một chuỗi bằng chứng duy nhất, giảm tải tính toán và lượng dữ liệu cần được xử lý, đồng thời duy trì tính bảo mật và tính toàn vẹn của quy trình xác minh qua các bước tính toán dài nhất.

Một tính năng độc đáo khác của RISC Zero là nó sử dụng tập lệnh RISC-V, một ISA tiêu chuẩn mở (kiến trúc tập lệnh) được thiết kế cho khả năng mở rộng và khả năng mở rộng. Sự lựa chọn này đảm bảo rằng RISC Zero có thể tận dụng một hệ sinh thái rộng lớn các công cụ và hỗ trợ, giúp truy cập và tích hợp vào các hệ thống hiện có dễ dàng hơn so với các zkVM khác có thể sử dụng kiến trúc độc quyền hoặc ít chung chung hơn.

Năm ngoái, họ đã kết thúc thành công vòng phí funding Series A trị giá 40 triệu USD. Vòng này được dẫn dắt bởi Blockchain Capital, với sự tham gia của các nhà đầu tư đáng chú ý khác bao gồm Bain Capital Tiền điện tử, Galaxy Digital, IOSG Ventures, RockawayX, Maven 11, Fenbushi Capital, Delphi Digital và các nhà đầu tư khác.

Succinct: Thân thiện với nhà phát triển

Succinct đã phát triển zkVM SP1, được thiết kế để thực thi mã được viết bằng Rust hoặc bất kỳ ngôn ngữ nào khác có thể được biên dịch thông qua LLVM, mang lại sự linh hoạt và dễ sử dụng hơn. SP1 hỗ trợ kiến trúc mô-đun, cho phép các nhà phát triển tùy chỉnh và mở rộng chức năng của nó thông qua “biên dịch trước”. Precompilation đề cập đến các mô-đun cụ thể có thể được thêm hoặc sửa đổi bởi các nhà phát triển để tăng cường chức năng của máy ảo cốt lõi và làm cho nó hiệu quả hơn để xử lý các tác vụ hoặc hoạt động cụ thể.

Ngoài ra, SP1 xây dựng một mạng lưới các Phi tập trung provers, đơn giản hóa việc triển khai và thực hiện các bằng chứng, do đó Thả ngưỡng sử dụng các phương pháp mã hóa tiên tiến. Mạng cho phép các nhà phát triển tạo ra các bằng chứng một cách hiệu quả chỉ với một cú nhấp chuột, cung cấp một cách tiếp cận hợp lý.

Vào tháng 3, Succinct đã đóng một vòng phí funding trị giá 55 triệu đô la. Vòng phí funding được dẫn dắt bởi Paradigm với các nhà đầu tư bao gồm Robot Ventures, Bankless Ventures, Geometry, và Sreeram Kannan của nhà đầu tư thiên thần Eigenlayer và đồng sáng lập Polygon Sandeep Nailwal. Vào ngày 13 tháng 5, Succinct đã công bố sự ra mắt của SP1 Testnet.

Taiko: hệ thống chứng minh dài nhất

Taiko đã bắt đầu chuyển đổi từ zkEVM sang zkVM và zkVM của nó là duy nhất trong việc sử dụng các hệ thống chứng minh dài nhất. Khái niệm chứng minh dài nhất được đề xuất bởi Vitalik và Taiko đã thể hiện mình là dự án đầu tiên thực hiện khái niệm này và sẽ trực tiếp hỗ trợ hệ thống chứng minh khao khát này khi Mạng chính đi vào hoạt động vào cuối tháng Năm. Hệ thống này cho phép zkVM của Taiko tạo ra các loại bằng chứng dài nhất, cải thiện tính bảo mật và mạnh mẽ của hệ thống. Ngay cả khi có vấn đề với một trong các loại Bằng chứng, các loại Bằng chứng khác có thể tiếp tục đảm bảo hoạt động bình thường của hệ thống và phát hiện kịp thời mọi chuyển đổi trạng thái sai. Ngoài ra, hệ thống bằng chứng Halo2-KZG được sử dụng để giữ cho các tính toán phức tạp và giao dịch quy mô lớn hiệu quả và chi phí thấp.

Vào tháng 3, Taiko đã kết thúc vòng phí funding Series A trị giá 15 triệu đô la do Lightspeed Faction, Hashed, Generative Ventures và Token Bay Capital đồng lãnh đạo, với sự tham gia của Wintermute Ventures, Flow Traders, Amber Group, OKX Ventures và GSR, trong số những người khác.

ZKM: Kiến trúc MIPS đơn giản và ổn định

ZKM, một dự án zkVM được ươm tạo bởi Quỹ Metis, sử dụng kiến trúc MIPS và kết hợp nó với zk-SNARK để tạo ra zk Máy ảo**. **Thiết kế này làm cho ZKP giao thức hơn cho việc xử lý tính toán bên trong hệ thống, tăng tốc hoạt động và giảm chi phí tính toán liên quan đến việc thực hiện giao thức ZKP một mình. Và lâu nhất trong số các zkVM hiện tại sử dụng Rust, trong khi ZKM cung cấp hỗ trợ gốc cho Golang.

MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) là thế hệ đầu tiên của kiến trúc máy tính tập lệnh giảm. Tập lệnh MIPS tương đối đơn giản và ổn định, có thể được sử dụng rộng rãi trong một loạt các thiết bị máy tính và hệ thống nhúng, có tính linh hoạt và khả năng thích ứng tốt, và các hệ thống ZKM dựa trên kiến trúc MIPS có thể dễ dàng phát triển và triển khai hơn.

zkMIPS chia toàn bộ chương trình MIPS thành các phân đoạn dài nhất. Các hướng dẫn cho mỗi phân đoạn sau đó được chia thành bốn loại và được nhóm thành bốn bảng mô-đun tương ứng. zkMIPS sử dụng phương pháp Bằng chứng STARK để xác minh độc lập các hướng dẫn trong mỗi bảng mô-đun, đảm bảo rằng mọi thao tác trong bảng đều chính xác và mỗi lệnh trong phân đoạn chương trình được chứa trong bảng mô-đun tương ứng của nó. Sau đó, xác minh rằng trình tự thực thi của từng phân đoạn chương trình khớp với việc thực thi toàn bộ chương trình. Bằng cách này, ngay cả các chương trình được thực thi off-chain cũng có thể được xác minh on-chain, tăng cường tính minh bạch và tin cậy trong việc thực thi chương trình.

ZKM gần đây đã ra mắt Entangled Rollups, một cơ sở hạ tầng tương tác khao khát giảm thiểu sự tin cậy mới, tận dụng zkMIPS để xây dựng một khung tương tác khao khát phi tập trung, không tin cậy. Không giống như các cầu nối zk của bên thứ ba chỉ xác minh việc chuyển tài sản thông qua ảnh chụp nhanh, tất cả các tính toán đều có thể được xác minh, vì vậy nó rất an toàn. Chìa khóa cho khả năng tương tác này là sự tồn tại của một cơ chế Bằng chứng chung tạo ra các bằng chứng trên một Blockchain và sau đó xác nhận chúng trên một Blockchain khác. Một trong những điều khiến ZKM khác biệt với các zkVM khác là nó có thể tạo ra một zk-SNARK duy nhất cho tất cả các hoạt động. ZKM nhúng bảo mật vào lớp bên dưới của kiến trúc CPU / MIPS, để tất cả phần mềm trên đầu kiến trúc có thể tận hưởng cùng một bảo mật mà không cần quy trình zk-SNARK riêng cho từng phần mềm.

Ngoài ra, ZKM có các tính năng sau:

Triển vọng tương lai cho zkVM

Với sự trưởng thành liên tục của công nghệ Blockchain và sự khám phá liên tục của các công ty tiên tiến, hiệu suất của zkVM không ngừng được cải thiện và chúng ta có thể thấy trước rằng zkVM sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong thế giới mã hóa và trở thành một phần của công nghệ chủ chốt. Đặc biệt là vào thời điểm độ nhạy dữ liệu và nhu cầu bảo mật chuỗi cross ngày càng tăng, các khả năng do zkVM cung cấp được điều chỉnh theo nhu cầu thị trường. Chúng tôi mong muốn vượt qua những khó khăn kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như tối ưu hóa mạch và tối ưu hóa hệ thống bằng chứng, đồng thời tung ra zkVM thích nghi hoàn hảo với các ngôn ngữ lập trình khác nhau, đưa nhiều nhà phát triển long hơn vào kỷ nguyên mới của Web3."