Tường thuật nâng cấp zkEVM Tại sao năm dự án cốt lõi này của zkVM đáng được chú ý?

Tác giả: 0XNATALIE Nguồn: Chainfeeds

Trong quá trình tìm kiếm giải pháp cho khả năng mở rộng và hiệu quả tính toán của blockchain, công nghệ bằng chứng không kiến ​​thức (ZKP) đặc biệt quan trọng. zkVM (Máy ảo không kiến ​​thức) là một trong những ứng dụng cụ thể của công nghệ này. Là một nền tảng điện toán chung dựa trên ZKP, zkVM có thể xác minh tính chính xác của các phép tính mà không tiết lộ chi tiết thực thi. Nó cũng hỗ trợ xử lý các tác vụ nặng về tính toán bên ngoài chuỗi và chỉ gửi kết quả xác minh lên blockchain, giúp cải thiện đáng kể khả năng mở rộng của blockchain. Hiện tại, nhiều dự án trên thị trường như a16z, Taiko, ZKM, v.v. đang phát triển giải pháp zkVM.

Giới thiệu về zkVM

zkVM là một nền tảng điện toán chung dựa trên bằng chứng không có kiến ​​thức rằng có thể Thực hiện các tác vụ điện toán khác nhau, bao gồm thực hiện 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 bằng chứng không có kiến ​​thức để xác minh tính chính xác của các phép tính mà không tiết lộ chi tiết thực hiện. Thông qua công nghệ SNARK, những bằng chứng này có thể được xác minh ngoài chuỗi và người xác minh không cần thực hiện lại toàn bộ quá trình tính toán trên blockchain và chịu chi phí tính toán đắt đỏ.

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

zkVM so với các máy ảo khác

Máy ảo truyền thống (VM) thường đề cập đến việc ảo hóa một môi trường điện toán hoàn chỉnh trên phần cứng vật lý. Chức năng cốt lõi là để mô phỏng môi trường phần cứng, cho phép nhiều hệ điều hành hoặc ứng dụng chạy trên cùng một phần cứng vật lý. Các máy ảo này chủ yếu thực hiện chức năng của mình thông qua công nghệ ảo hóa phần cứng và cách ly cấp độ hệ điều hành. Chúng thường không liên quan đến quá trình xác thực bằng mật mã các ứng dụng hoặc dữ liệu chạy bên trong chúng.

Máy ảo không có kiến ​​thức (zkVM) sử dụng công nghệ bằng chứng không có kiến ​​thức để đảm bảo tính chính xác của quy trình thực thi chương trình. Công nghệ này có thể áp dụng cho mọi thứ có thể. được biên dịch và chạy trên chương trình trên máy ảo. Thiết kế của zkVM tập trung vào việc cung cấp nền tảng xác minh điện toán chung phù hợp với nhiều tình huống ứng dụng khác nhau và hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, chẳng hạn như Rust, C/C++ và Go. Quá trình tính toán và xác minh có xu hướng tốn nhiều thời gian hơn so với máy ảo truyền thống vì việc tạo bằng chứng không có kiến ​​thức là một quá trình tính toán chuyên sâu đòi hỏi một lượng lớn tài nguyên máy tính, điều này hạn chế tốc độ xử lý giao dịch (TPS) ở mức độ lớn. Mặc dù công nghệ ZK hiện tại đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc tạo ra bằng chứng đơn lẻ nhưng nó vẫn còn hạn chế về khả năng xử lý các giao dịch quy mô lớn trong điều kiện tải cao. Việc tạo ra mỗi bằng chứng có thể mất từ ​​​​vài giây đến vài phút, điều này đặt ra 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 đặc biệt cho hệ sinh thái Ethereum và nhằm mục đích nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum thông qua bằng chứng không có kiến ​​thức. Nó hoàn toàn tương thích với các hợp đồng thông minh và công cụ phát triển của Ethereum, chẳng hạn như Solidity và Vyper, đồng thời 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 một phiên bản Ethereum được tối ưu hóa cụ thể hơn.

Các dự án liên quan đến zkVM

Bất chấp những thách thức của công nghệ zk, vẫn còn một số dự án trên thị trường Bên dự án đã thể hiện sức mạnh kỹ thuật trong việc phát triển các giải pháp zkVM.

Jolt: hiệu suất xuất sắc

Vào ngày 9 tháng 4, a16z đã phát hành giải pháp zkVM Triển khai ban đầu Jolt , Jolt là một loại zkVM mới có các tính năng chính là tốc độ chạy nhanh, mở rộng và kiểm tra mã dễ dàng hơn cho các nhà phát triển.

Không giống như các zkVM khác dựa trên khung STARK, Jolt sử dụng các tham số tra cứu Lasso và công nghệ 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 tăng tốc độ chung của hệ thống. Thiết kế của Jolt nhấn mạnh đến tính dễ sử dụng và hiệu quả. Cơ sở mã của nó rất hợp lý. Mỗi lệnh CPU trong Jolt chỉ yêu cầu 50 dòng mã Rust để triển khai. Jolt cũng hoạt động rất tốt, thực hiện các bằng chứng không có kiến ​​thức nhanh hơn 5 lần so với RISC Zero và nhanh hơn 2 lần so với SP1 trong các điểm chuẩn sơ bộ.

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

RISC Zero là SNARK đệ quy Cấu trúc zkVM được đặc trưng bởi một cách tiếp cận đệ quy hỗ trợ việc lồng các bằng chứng. Trong công nghệ SNARK, phép đệ quy có thể chia 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 một cách độc lập và cuối cùng được kết hợp thành một bằng chứng lớn hoàn chỉnh, một quá trình không ảnh hưởng đến tính hợp lệ của bằng chứng. RISC Zero là giải pháp duy nhất trong cách tiếp cận đệ quy, tích hợp liền mạch nhiều lớp bằng chứng vào một chuỗi bằng chứng duy nhất, điều này không chỉ làm giảm tải tính toán và lượng dữ liệu cần xử lý mà còn duy trì xác minh qua nhiều bước quy trình tính toán. an toàn và toàn vẹn.

Một tính năng độc đáo khác của RISC Zero là nó sử dụng tập lệnh RISC-V, là một ISA (kiến trúc tập lệnh) tiêu chuẩn mở được thiết kế để đạt được khả năng mở rộng và khả năng mở rộng. Lựa chọn này đảm bảo rằng RISC Zero có thể tận dụng một hệ sinh thái công cụ và hỗ trợ rộng lớn, 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 mục đích chung hơn.

Năm ngoái, họ đã hoàn tất thành công vòng tài trợ Series A trị giá 40 triệu USD. Vòng tài trợ này được dẫn dắt bởi Blockchain Capital, với sự tham gia của các nhà đầu tư nổi tiếng khác bao gồm Bain Capital Crypto, Galaxy Digital, IOSG Ventures, RockawayX, Maven 11, Fenbushi Capital, Delphi Digital, v.v.

Succinct: Thân thiện với nhà phát triển

Succinct đã phát triển zkVM SP1, được thiết kế để thực thi mã viết bằng Rust hoặc bất kỳ ngôn ngữ nào khác có thể được biên dịch bằng LLVM Thêm tùy biến, linh hoạt và dễ sử dụng. 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". Biên dịch trước đề cập đến các mô-đun cụ thể có thể được các nhà phát triển thêm hoặc sửa đổi. Các mô-đun này nâng cao chức năng của máy ảo cốt lõi để nó có thể xử lý các tác vụ hoặc hoạt động cụ thể hiệu quả hơn.

Ngoài ra, SP1 còn xây dựng mạng chứng minh phi tập trung, đơn giản hóa việc triển khai và thực hiện các bằng chứng, từ đó hạ thấp ngưỡng sử dụng các phương pháp mã hóa nâng cao. Mạng cung cấp cách tiếp cận hợp lý bằng cách cho phép các nhà phát triển tạo bằng chứng một cách hiệu quả chỉ bằng một cú nhấp chuột.

Vào tháng 3, Succinct đã huy động được 55 triệu USD. Vòng này được dẫn dắt bởi Paradigm, với sự tham gia của các nhà đầu tư bao gồm Robot Ventures, Bankless Ventures, Geometry, và các nhà đầu tư thiên thần Sreeram Kannan của Eigenlayer và người đồng sáng lập Polygon Sandeep Nailwal. Vào ngày 13 tháng 5, Succinct đã công bố ra mắt mạng thử nghiệm SP1.

Taiko: hệ thống đa chứng minh

Taiko đã bắt đầu chuyển đổi từ sử dụng zkEVM sang sử dụng zkVM. Điểm độc đáo của zkVM nằm ở việc sử dụng đa- hệ thống chứng minh. Khái niệm đa bằng chứng đã được Vitalik đề xuất và Taiko tuyên bố rằng đây là dự án đầu tiên triển khai khái niệm này và sẽ trực tiếp hỗ trợ hệ thống đa bằng chứng này khi mạng chính hoạt động vào cuối tháng 5. Hệ thống này cho phép zkVM của Taiko tạo ra nhiều loại bằng chứng, từ đó tăng tính bảo mật và độ bền 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 sót. Ngoài ra, hệ thống chứng minh Halo2-KZG được áp dụng để duy trì hiệu quả và chi phí thấp khi xử lý các phép tính phức tạp và giao dịch quy mô lớn.

Vào tháng 3, Taiko đã hoàn thành vòng tài trợ Series A trị giá 15 triệu đô la, do Lightspeed Faction, Hashed, Generative Ventures và Token Bay Capital đồng dẫn đầu, với sự tham gia của Wintermute Ventures , Flow Traders , Amber Group, OKX Ventures và GSR đã tham gia đầu tư.

ZKM: Kiến trúc MIPS đơn giản và ổn định

ZKM là một dự án zkVM do Metis Foundation ươm tạo. Nó áp dụng kiến ​​trúc MIPS và kết hợp nó với zero- công nghệ chứng minh kiến ​​thức để tạo ra máy ảo zk. Thiết kế này làm cho ZKP được liên kết chặt chẽ hơn với quá trình xử lý tính toán trong hệ thống, tăng tốc hoạt động và giảm chi phí tính toán liên quan đến việc chỉ triển khai giao thức ZKP. Và hiện tại hầu hết các zkVM đều sử dụng ngôn ngữ Rust, trong khi ZKM cung cấp hỗ trợ riêng cho Golang.

MIPS (Bộ vi xử lý không có các giai đoạn đường ống liên khóa) là thế hệ đầu tiên của kiến ​​trúc máy tính tập lệnh rút gọn. Bộ hướng dẫn MIPS tương đối đơn giản và ổn định, có thể được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị máy tính và hệ thống nhúng khác nhau. Nó có tính linh hoạt và khả năng thích ứng tốt, các hệ thống ZKM dựa trên kiến ​​trúc MIPS có thể được phát triển và triển khai dễ dàng hơn.

zkMIPS chia toàn bộ chương trình MIPS thành các phân đoạn. Các hướng dẫn của mỗi phân đoạn sau đó được chia thành bốn loại và được phân loại thành bốn bảng mô-đun tương ứng. zkMIPS sử dụng phương pháp chứng minh 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 mọi lệnh trong phân đoạn chương trình đều được chứa trong bảng mô-đun tương ứng. Sau đó xác minh rằng trình tự thực hiện của từng đoạn chương trình có khớp với trình tự thực hiện của toàn bộ chương trình hay không. Bằng cách này, ngay cả các chương trình được thực hiện ngoài chuỗi cũng có thể được xác minh trên chuỗi, nâng cao tính minh bạch và độ tin cậy của việc thực hiện chương trình.

ZKM gần đây đã ra mắt Entangled Rollups, một cơ sở hạ tầng tương tác đa chuỗi được giảm thiểu độ tin cậy mới, sử dụng zkMIPS để xây dựng một khuôn khổ tương tác đa chuỗi phi tập trung, không cần tin cậy. Không giống như cầu nối zk của bên thứ ba chỉ xác minh việc chuyển giao tài sản thông qua ảnh chụp nhanh, tất cả các tính toán đều có thể được xác minh nên rất an toàn. Chìa khóa cho khả năng tương tác này là sự tồn tại của một cơ chế chứng minh chung có thể tạo ra bằng chứng trên một blockchain và sau đó xác minh chúng trên một blockchain khác. Một trong những điểm khác biệt giữa ZKM và các zkVM khác là nó có thể tạo ra bằng chứng không có kiến ​​thức áp dụng cho tất cả các hoạt động. ZKM nhúng bảo mật vào lớp dưới cùng của kiến ​​trúc CPU/MIPS, để tất cả phần mềm trên kiến ​​trúc có thể được hưởng cùng mức bảo mật mà không cần mỗi phần mềm phải trải qua quy trình chứng minh không có kiến ​​thức riêng biệt.

Ngoài ra, các tính năng của ZKM:

• Tương thích với tất cả các máy ảo: ZKM được đặt dưới mỗi máy ảo, giúp nó tương thích với nhiều máy ảo công cụ hợp đồng thông minh blockchain khác nhau, chẳng hạn như MoveVM (zkMVM), WASM (zkWASM) và RustVM (zkRVM).

• Cắm và chạy: Nhà phát triển có thể áp dụng ZKM mà không cần thay đổi cơ sở mã hiện có của họ. Cung cấp việc áp dụng với chi phí thấp và cho phép sử dụng các ngôn ngữ hợp đồng thông minh khác nhau và thậm chí cả các ngôn ngữ lập trình truyền thống.

• Tính ổn định lâu dài: Tập lệnh MIPS ổn định và không cần thay đổi tập lệnh khi EVM thay đổi, cái nào tốt hơn cho sự phát triển Cung cấp một môi trường ổn định hơn.

Triển vọng tương lai của ZkVM

Với sự trưởng thành không ngừng của công nghệ chuỗi khối và sự khám phá không ngừng của các công ty tiên tiến, Hiệu suất của zkVM tiếp tục cải thiện và chúng ta có thể mong đợi 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 cảm của dữ liệu và nhu cầu bảo mật chuỗi chéo ngày càng tăng, các khả năng do zkVM cung cấp sẽ thích ứng với nhu cầu của thị trường. Chúng tôi mong muốn vượt qua nhiều khó khăn kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như tối ưu hóa mạch và tối ưu hóa chính hệ thống thử nghiệm, khởi chạy zkVM thích ứng hoàn hảo với nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau và đưa nhiều nhà phát triển hơn đến kỷ nguyên mới của Web3.