Nexus：启用通用可验证云计算

https://stanfordblockchainreview.substack.com/p/nexus-enabling-general-purpose-verifiable

介绍
可验证云计算提供了将传统程序（例如用 Rust 或 C++ 编写）的计算外包给远程服务器（例如 AWS 或 Google Cloud 提供的服务器）并接收程序输出和验证正确性的证据的可能性的计算。这将允许用户将计算外包给不受信任的服务器，同时保留验证结果的能力。

可验证云计算的潜在影响，尤其是在区块链领域，很难估量。通过使智能合约能够以数学上可验证的方式外包计算、存储和与其他系统的交互，该技术有望大幅增强智能合约系统的计算能力。

Nexus 是一种实现通用可验证云计算的尝试，专门用于扩展以太坊应用程序。在本文中，我们简要概述了我们的团队为实现这一未来所做的主要创新。

可验证计算
可以通过不同的方式定义和实现可验证性。一般来说，我们有：

• 有效性证明：通过零知识证明/zk-SNARKs，验证者可以在数学上验证某个程序是否被正确计算。
• 欺诈证明：可以提供无效证明。这通常被称为乐观计算，并且需要至少一个诚实的一方来识别和证明存在欺诈行为。
• 共识证明：不需要数学上的正确性，人们可以假设一个阈值 (t-of-N) 的各方是诚实的或经济上理性的参与者。这是区块链和侧链采用的方法。

每种方法都在易于实施和安全性之间进行了重大权衡，但一般来说，零知识证明提供了最好的安全保证，而共识/状态机复制提供了当今最实用和最强大的原语。

安全与活力
仅有可验证性是不够的。启用真正不可阻挡的去中心化应用程序需要提供两个安全保证：

• 安全性：这相当于可验证性/正确性属性。
• Liveness：确保应用程序最终会执行，即它是抗审查的。

像 optimistic 和 zk rollups 这样的系统可以提供安全性（通过欺诈证明 / ZKP），但不能提供活性（例如，如果它们有一个中心化的排序器）。一个同时提供安全性和活性的系统被称为完全正确 .

Nexus：实现完全正确的通用云计算
Nexus 是可验证云计算的去中心化市场。

它使开发人员能够托管以类似于 AWS Lambda 的传统语言（例如 Rust、C++、Go）编写的无服务器云应用程序，同时享受安全性和活性保证。

Nexus 有两种版本：Nexus 和 Nexus Zero，它们相互构建。

Nexus Zero：零知识云计算网络
Nexus Zero 是一个去中心化的链下零知识证明者网络，它允许以太坊智能合约外包一般计算。 [1]

它由三个部分组成：

• 通用零知识虚拟机 (zkVM)。
• 一个未经许可的证明者网络。
• 去中心化的做市商网络。

Nexus Zero 上的应用程序是无状态的“zk-Functions”，由智能合约直接调用。

在底层，Nexus Zero 基于支持在通用冯诺依曼 RISC-V 机器上执行的 zk-SNARK 实现。实际上，这意味着 Nexus Zero 不是将程序编译为不同的电路表示，而是使用可以证明任何计算（在运行时间上限内）的单个通用电路。

Nexus：一个去中心化的云计算网络
Nexus 是去中心化云计算网络 [2] 的去中心化网络。换句话说，它是一个独立的、外部感知的“无服务器区块链”网络。

Nexus 上的应用程序是有状态的“Nexus 函数”，由智能合约直接调用。

特别是，Nexus 网络可用于从智能合约系统外包计算、存储和 I/O 功能。 Nexus 网络也可用于复制任何证明者系统（例如 ZK / optimistic），并且通常可以做 AWS / Google Cloud 可以做的任何事情，但具有完全正确性保证。

Nexus 网络达成内部共识，并可以通过专用多方计算技术（如阈值签名方案）与外部系统通信。节点激励基于传统的权益证明。

因此，可以使用 Nexus 立即启动连接以太坊的“无服务器区块链”。特别是，这些网络可以用作侧链、预言机网络、存储/数据可用性网络、守护者网络、去中心化排序器网络或专用区块链。

Nexus：简单
除了实现通用的可验证云计算之外，我们在 Nexus Labs 的中心目标之一是提供极其简单和愉快的开发人员体验。

这就是为什么 Nexus 和 Nexus Zero 都旨在提供与传统云计算无异的体验。开发人员可以用传统语言编写程序并导入他们喜欢的库。

上面是 Nexus 上连接以太坊的无状态“Lambda 函数”的示例，它会在每个新块上调用。函数还可以访问存储和本地类似 POSIX 的文件系统。

此外，Nexus 函数也可以像智能合约一样是有状态的（在调用之间保持状态），并且与智能合约不同，它们可以运行长时间运行的任务，如汇总排序器或任何零知识证明器，只要它是 1) 确定性的2) 编译为 WASM。

结论
通用可验证云计算为区块链可扩展性创新开辟了新的未知领域，未来有望大幅增强区块链、汇总和智能合约的计算能力。

参考
[1] 更深入地了解 Nexus Zero 的实施：https://blog.nexus.xyz/zero/
[2] Nexus 的 Litepaper：https://blog.nexus.xyz/introducing-nexus/