Tại hội nghị Devcon gần đây, Justin Drake, thành viên cốt lõi của Ethereum Foundation, đã giới thiệu đề xuất Beam Chain, nhằm nâng cấp lớp đồng thuận của Ethereum thông qua công nghệ zkSNARK và zkVM để nâng cao tính mở rộng, bảo mật và hiệu suất của mạng. Tầm nhìn này một lần nữa thu hút sự chú ý đến sự quan trọng của zkVM. Là một máy ảo không chứng thực thông tin mạnh mẽ, zkVM có thể xử lý các tính toán phức tạp một cách linh hoạt và hiệu quả hơn, đồng thời loại bỏ sự phụ thuộc vào logic hợp đồng thông minh truyền thống.

Dẫn dắt bởi xu hướng này, các dự án như RISC Zero, Succinct và Cysic được coi là những nhà lãnh đạo chính trong việc thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực này. Trong số đó, RISC Zero, với zkVM dựa trên kiến trúc RISC-V, đã phát triển một loạt công cụ mã nguồn mở, bao gồm Zeth, Kailua và Bonsai. Những công cụ này không chỉ cải thiện hiệu suất xác minh và triển khai của blockchain mà còn cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc nâng cấp ZK của Ethereum.

Ma trận Sản phẩm Hệ sinh thái RISC zkVM: Từ Công nghệ cốt lõi đến Ứng dụng kịch bản

RISC Zero là một cài đặt zkVM dựa trên kiến trúc tập lệnh RISC-V. Là một nền tảng tính toán không thông báo mục đích chung, nó hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như Rust và C++, và có thể chạy gần như bất kỳ nhiệm vụ tính toán nào. So với các nền tảng công nghệ không thông báo khác, các bên chứng minh và xác minh của RISC Zero hoàn toàn mã nguồn mở, cho phép các nhà phát triển tạo và xác minh chứng minh một cách địa phương. Ngoài ra, bên xác minh của RISC Zero tương thích với nhiều nền tảng, thích ứng với các hệ sinh thái blockchain khác nhau và đơn giản hóa quá trình phát triển cho các ứng dụng phi tập trung.

Vào tháng 6 năm nay, RISC Zero đã phát hành phiên bản zkVM 1.0. Phiên bản này không chỉ hỗ trợ nhiều ngôn ngữ và các tác vụ tính toán phức tạp mà còn sử dụng công nghệ Continuations để chia nhỏ các tác vụ tính toán quy mô lớn thành các đoạn nhỏ, cho phép tính toán và xác minh song song hiệu quả. Theo lộ trình, RISC Zero dự định đạt được cải tiến 20 lần về hiệu suất và chi phí của zkVM vào cuối năm 2024. Các tối ưu hóa bao gồm di chuyển quá trình chứng minh hoàn toàn sang GPU (hoàn thành 80%), giới thiệu các thiết kế mạch RISC-V v2 mới và thực hiện các tối ưu hóa nhắm mục tiêu cho các mạch đệ quy. Đồng thời, RISC Zero đang tích hợp một loạt các mô-đun tăng tốc cho các thuật toán như RSA, Keccak và ECDSA để cải thiện hiệu suất của các tác vụ liên quan đến Ethereum và các hoạt động mật mã học.

Xung quanh khả năng cốt lõi của zkVM, RISC Zero cũng đã phát triển một loạt các công cụ và sản phẩm mã nguồn mở. Ví dụ, với mạng lưới Bonsai, các nhà phát triển có thể tạo ra những chứng minh không biết gì mà không cần phần cứng riêng; công cụ Steel cho phép chuyển các tính toán phức tạp của EVM vào môi trường off-chain trong khi vẫn giữ được kết quả có thể xác minh, từ đó giảm thiểu chi phí thực thi on-chain; và Blobstream Zero nối các lớp dữ liệu Celestia, mở ra nhiều khả năng hơn cho việc chia sẻ và xác minh dữ liệu trong hệ sinh thái blockchain theo kiểu mô-đun.

Zeth: Chứng minh Xây dựng Chính xác toàn bộ Ethereum Blocks

Zeth, một công cụ chứng minh khối Ethereum mã nguồn mở phát triển bởi RISC Zero dựa trên công nghệ zkVM của nó, có thể xác minh tính hợp lệ của các khối Ethereum thông qua chứng minh không cần dựa vào các người xác minh truyền thống hoặc các ủy ban đồng bộ hóa. RISC Zero xác định Zeth là một zkEVM Loại 0, hoàn toàn tương thích với giao thức Ethereum và cải thiện hiệu suất phát triển thông qua việc tái sử dụng mã.

Trong bài viết của ông “Các Loại zk-EVM Khác NhauNgười sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin, đã phân loại zkEVM thành bốn loại: Loại 1 nhằm đạt được tính tương đương hoàn toàn và không thỏa hiệp với Ethereum; Loại 2 tìm kiếm tính tương đương đầy đủ với EVM nhưng không phải với Ethereum như một nguyên tắc; Loại 3 gần như tương đương với EVM; và Loại 4 hoàn toàn không tương thích với Ethereum.

Nhờ hiệu suất cao của zkVM của RISC Zero, Zeth có thể hoàn thành việc xác minh khối Ethereum chỉ trong vài phút. Dữ liệu thử nghiệm cho thấy Zeth có thể tạo ra các chứng minh khối với tốc độ 1,1 MHz và bằng cách tận dụng tính năng “tiếp tục” để mở rộng cụm GPU, tốc độ có thể được tăng lên từ 4,7 MHz đến 6,3 MHz. Tối ưu hóa hiệu suất này cũng giảm chi phí tạo ra chứng minh. Theo các bài kiểm tra, chi phí tạo chứng minh cho một khối chứa 182 giao dịch chỉ là 21,72 đô la, với chi phí mỗi giao dịch khoảng 0,11 đô la.

Trong quá trình phát triển Zeth, nhóm RISC Zero đã tận dụng đầy đủ các thành phần từ hệ sinh thái Rust, chẳng hạn như revm, ethers và alloy, cho phép các nhà phát triển nhanh chóng triển khai chức năng chứng thực khối và áp dụng nó trong các kịch bản khác nhau. Thiết kế này cung cấp cho các nhà phát triển nhiều tính linh hoạt hơn, cho phép họ điều chỉnh logic xây dựng khối và thích nghi với các đề xuất cải tiến Ethereum trong tương lai.

Trên tầng ứng dụng, Zeth cung cấp các giải pháp hiệu quả cho zk Rollups, khách nhẹ và cầu nối liên chuỗi. Xây dựng zk Rollups truyền thống và zkEVM yêu cầu thời gian và kinh phí đáng kể, điều này có thể ngăn cản các nhóm nhỏ. Tuy nhiên, Zeth, dựa trên kiến trúc zkVM module của mình, cho phép các nhà phát triển dễ dàng tùy chỉnh logic xác minh khối. Ví dụ:

• zk Rollup: Zeth cho phép tạo ra bằng chứng block nhanh chóng, rút ngắn chu kỳ phát triển và giảm yêu cầu vốn cho zk Rollups.
• Khách hàng nhẹ: Zeth cho phép xác minh tính hợp lệ của khối mà không cần xây dựng lại khối, qua đó giảm thiểu chi phí vận hành.
• Cầu kết nối Cross-Chain: Zeth sử dụng ZKP để xác minh tính chính xác dữ liệu liên chuỗi mà không rò rỉ thông tin quan trọng trên chuỗi, giảm sự phụ thuộc vào niềm tin bên thứ ba và giảm thiểu rủi ro tấn công giữa các chuỗi.

Vào tháng 5 năm nay, Zeth đã thành công mở rộngđể hỗ trợ trích xuất dữ liệu khối Optimism từ Ethereum mainnet và tạo ZKPs để xác minh tính chính xác của khối, cũng như hỗ trợ xác minh on-chain. Điều này có nghĩa là với Zeth, Optimism có thể xác minh giao dịch một cách hiệu quả hơn và giải quyết tranh chấp giao dịch.

Bonsai: Cho phép nhà phát triển tạo ra các bằng chứng mà không cần sử dụng phần cứng của riêng họ

Bonsai là một dịch vụ chứng thực từ xa được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng zkVM, cho phép các nhà phát triển tạo ra các chứng thực mà không sử dụng phần cứng của riêng mình, giải quyết vấn đề của nguồn tài nguyên tính toán trên chuỗi hạn chế và chi phí cao. Với Bonsai, các nhà phát triển chỉ cần xác định ứng dụng zkVM và dữ liệu đầu vào để thực thi, và Bonsai sẽ xử lý tính toán phía sau và tạo ra các chứng thực zero-knowledge tương ứng. Quá trình này không đòi hỏi triển khai phần cứng bổ sung từ các nhà phát triển. Ngoài ra, Bonsai tận dụng một cụm GPU lớn để hỗ trợ xử lý song song của nhiều nhiệm vụ tính toán. Hơn nữa, Bonsai cung cấp các API và giao diện SDK dễ sử dụng, cho phép các nhà phát triển dễ dàng tích hợp nó vào các hệ thống hiện có, giảm thiểu độ phức tạp trong quá trình phát triển.

Dựa trên dịch vụ chứng minh từ xa này, RISC Zero đã ra mắt công cụ mã nguồn mở Bonsai Pay, kết hợp xác thực OAuth2.0 và công nghệ ZKP, cho phép người dùng gửi hoặc nhận mã thông báo trên mạng Ethereum bằng tài khoản Google của họ. Ví dụ: khi Alice muốn chuyển tiền cho Bob, cô ấy có thể nhập email Google của Bob và số tiền chuyển qua Bonsai Pay. Bob sau đó đăng nhập vào Bonsai Pay và nhập địa chỉ email của mình để hoàn tất xác thực tài khoản Google. Bonsai Pay sử dụng OAuth 2.0 để tạo mã thông báo ủy quyền, chứng minh rằng Bob thực sự là chủ sở hữu của địa chỉ email đó. Bonsai Pay sau đó gọi cho dịch vụ bằng chứng Bonsai để tạo ra bằng chứng không có kiến thức, chứng minh rằng tài khoản Google của Bob được liên kết với địa chỉ ví của anh ta. Sau khi hợp đồng thông minh xác minh bằng chứng, nó sẽ mở khóa tiền và chuyển chúng đến địa chỉ ví của Bob.

Trong suốt quá trình này, Bonsai Pay sử dụng công nghệ ZKP để xác minh việc “Tài khoản Google của Bob được liên kết với địa chỉ ví của anh ấy” trong khi tránh bất kỳ rò rỉ thông tin cụ thể về tài khoản Google.

Một ứng dụng quan trọng khác của Bonsai là Bonsai ZK co-processor (ZK Co-processor). Nó sử dụng công nghệ chứng minh không biết để chuyển các nhiệm vụ tính toán phức tạp từ chuỗi tới ngoài chuỗi và tạo ra các bằng chứng không thể sửa đổi để đảm bảo tính chính xác của kết quả. Đồng thời, việc triển khai Bonsai co-processor cũng rất đơn giản. Nhà phát triển chỉ cần viết một ứng dụng zkVM để xử lý logic và gọi Bonsai thông qua một hợp đồng Solidity đơn giản để chạy tính toán và xác minh kết quả. Trong suốt quá trình, Bonsai Proof Service chịu trách nhiệm tạo ra các bằng chứng không biết từ ngoài chuỗi có thể được xác minh trên chuỗi.

Bộ xử lý Bonsai ZK phù hợp cho các ứng dụng trên chuỗi cần hiệu suất cao và chi phí thấp. Ví dụ, trong việc quản trị DAO, nó có thể di chuyển tính toán phiếu bỏ phiếu phức tạp ra khỏi chuỗi, giảm đáng kể các phí Gas trên chuỗi. Bonsai DAO Governor, thông qua co-processor, giảm chi phí Gas mỗi phiếu bỏ phiếu hơn 50%, cải thiện hiệu quả quản trị và giảm ngưỡng tham gia.

Vô hạn: Lớp tính toán xác thực

Trong các kiến trúc blockchain truyền thống, để đảm bảo tính hợp lệ của các giao dịch, mỗi nút phải thực hiện dư thừa tất cả các tính toán cho mỗi giao dịch. Mặc dù mô hình “thực thi lại toàn cầu” này đảm bảo tính bảo mật và nhất quán, nhưng nó cũng dẫn đến chi phí tính toán cực kỳ cao. Để giải quyết vấn đề này, RISC Zero đã giới thiệu Boundless, cho phép một nút duy nhất hoàn thành tính toán và tạo ra bằng chứng không có kiến thức có thể kiểm chứng được. Các nút khác chỉ cần xác minh bằng chứng để xác nhận kết quả, loại bỏ sự cần thiết phải thực hiện lại tính toán.

Boundless đơn giản hóa quá trình xác minh thông qua công nghệ hợp thành đệ quy. Nó kết hợp nhiều chứng minh không biết điểm dừng nhỏ thành một chứng minh tổng thể duy nhất, để người xác minh chỉ cần kiểm tra một chứng minh tổng thể, thay vì xác minh từng chứng minh từ từng giai đoạn một. Để tối ưu hóa hiệu suất sinh chứng minh không biết điểm dừng, Boundless bao gồm mạch tăng tốc mật mã hóa chuyên dụng, tăng cường hiệu suất của các nhiệm vụ thông thường như tính toán băm và xác minh chữ ký số.

Hơn nữa, các nhà phát triển sử dụng Boundless không cần phải hiểu sâu về công nghệ zero-knowledge. Họ có thể viết các ứng dụng bằng các ngôn ngữ lập trình quen thuộc như Rust hoặc Solidity. Hiện tại, Boundless được mở để truy cập miễn phí cho các nhà phát triển, cho phép họ nhanh chóng xây dựng và triển khai các ứng dụng zero-knowledge trên bất kỳ blockchain nào mà không cần di chuyển các hệ thống hiện có hoặc cập nhật các hợp đồng xác minh.

Blobstream Zero: Cầu nối chéo dựa trên zkVM cho Việc xác thực dữ liệu chéo đơn giản

Blobstream Zero là một cầu nối chéo chuỗi dựa trên zkVM được RISC Zero ra mắt phối hợp với Celestia, được thiết kế để kết nối một cách mượt mà lớp khả dụng dữ liệu của Celestia với hệ sinh thái blockchain modul hiện có. Bằng cách chia sẻ và xác minh dữ liệu trên Celestia, Blobstream Zero tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc chuyển và xác minh dữ liệu giữa các blockchain.

Là một sản phẩm công cộng hoàn toàn mã nguồn mở, Blobstream Zero cho phép bất kỳ dự án hoặc nhà phát triển nào chạy một phiên bản cục bộ và tạo ra chứng minh không biết. Ngoài ra, Blobstream Zero hỗ trợ ZK co-processors. Một ZK co-processor về cơ bản là một công cụ tính toán ngoài chuỗi yêu cầu dữ liệu đáng tin cậy để thực hiện tính toán. Blobstream Zero có thể truy xuất dữ liệu từ các blockchain như Celestia và, bằng cách tạo ra chứng minh không biết, có thể xác minh tính đáng tin cậy của dữ liệu được truyền.

Steel: Một Mô Hình Mới cho Việc Thực Thi Ngoại Xích và Xác Minh Trên Xích Của Các Hợp Đồng Thông Minh

Steel là một công cụ mã nguồn mở do RISC Zero phát triển, sử dụng công nghệ zkVM để cho phép thực thi kiểm chứng ngoại chuỗi của hợp đồng thông minh. Với Steel, các nhà phát triển có thể chuyển giao các hoạt động EVM từ chuỗi sang thực thi ngoại chuỗi, đồng thời tạo ra chứng minh không chứng minh để đảm bảo tính xác thực và khả năng xác minh của kết quả tính toán.

Hợp đồng thông minh truyền thống yêu cầu toàn bộ logic được thực thi trên chuỗi, dẫn đến chi phí Gas cao và hạn chế phát triển các ứng dụng phức tạp. Cơ chế tính toán ngoại chuỗi và xác minh trên chuỗi của Steel giải quyết vấn đề này. Ví dụ, trong một hợp đồng thông minh đơn giản kiểm tra xem số dư ERC20 của một tài khoản có lớn hơn 1 và tăng biến đếm, các phương pháp truyền thống yêu cầu logic được thực thi hoàn toàn trên chuỗi. Tuy nhiên, với Steel, tính toán được thực hiện ngoại chuỗi và tạo ra một chứng minh không có kiến thức. Quá trình trên chuỗi chỉ yêu cầu xác minh chứng minh, loại bỏ nhu cầu thực thi lại logic của hợp đồng.

Hiện tại, RISC Zero đã phát hành Steel 1.0 và một số đối tác đã sử dụng công cụ này để phát triển ứng dụng. Ví dụ, trong quá trình xử lý cuộc gọi hợp đồng khoảng 400.000 hoạt động SLOAD, Steel đã chuyển phần tính toán sang thực thi off-chain và sau đó xác minh chứng minh zero-knowledge được tạo ra trên chuỗi khối. Chi phí tạo chứng minh là dưới 10 đô la và chi phí xác minh trên chuỗi khối là ít hơn 300.000 Gas.

Kailua: Một Giải Pháp Hybrid ZK Đẩy Mạnh Sự Đổi Mới Kiến Trúc Rollup

Sau khi phát hành Zeth, RISC Zero giới thiệu Kailua, cung cấp một giải pháp nâng cấp cho Optimistic Rollups thông qua phương pháp Hybrid ZK Rollup. Thông thường, Optimistic Rollups truyền thống yêu cầu một giai đoạn thách thức trong vòng 7 ngày, dẫn đến việc chậm độ tin cậy giao dịch. Trong khi ZK Rollups đạt được độ tin cậy nhanh hơn, việc tạo ra liên tục các bằng chứng không có kiến thức đòi hỏi chi phí cao. Kailua kết hợp lợi ích của cả hai phương pháp, cân bằng chi phí và hiệu suất thông qua kiến trúc Hybrid. Là một phần mở rộng của Optimism Kona framework, Kailua hỗ trợ Kona chạy trên zkVM mà không cần chỉnh sửa và giới thiệu một cơ chế giải quyết tranh chấp sáng tạo giảm yêu cầu staking và giảm thiểu độ trễ độ tin cậy, từ đó cải thiện hiệu suất và tính khả dụng của hệ thống.

Trong kiến trúc của Kailua, cơ chế giải quyết tranh chấp áp dụng một thiết kế mới. Đầu tiên, cơ chế loại bỏ ràng buộc thời gian, cho phép các nhà xác minh có đủ thời gian để tạo ra bằng chứng trong trường hợp mạng bị gián đoạn hoặc các trường hợp đặc biệt khác, tăng cường sự đàn hồi của hệ thống. Ngay cả trong những trường hợp cực đoan, kiến trúc có thể mở rộng của RISC Zero zkVM có thể tạo ra bằng chứng trong vòng một giờ. Ngoài ra, tính năng xác minh theo yêu cầu của Kailua cho phép các nhà phát triển cấu hình tần suất xác minh một cách linh hoạt, tiết kiệm chi phí chuyển dần sang các chế độ Rollup xác minh đầy đủ.

Khác với ZK Rollups, thiết kế của Kailua không yêu cầu việc tạo ra chứng minh liên tục. Đối với các block trống tần suất thấp hoặc Rollups với nhu cầu hợp đồng đặc biệt, Kailua cung cấp một giải pháp tiết kiệm chi phí hơn. Kailua cũng giảm đáng kể chi phí giao dịch cho Rollups. Trong khi Rollups lạc quan truyền thống tăng yêu cầu giao dịch theo cách tuyến tính khi chu kỳ thời gian cuối cùng kéo dài, thiết kế tối ưu hóa của Kailua giữ nguyên nhu cầu giao dịch, duy trì an ninh và hoạt động với chi phí thấp hơn ngay cả trong thời gian dài.

Hiện tại, Kailua hoàn toàn mã nguồn mở. Nhà phát triển có thể sử dụng các công cụ dòng lệnh của nó để triển khai các mạng thử nghiệm Optimism cục bộ và nâng cấp nhanh chóng lên các mạng hỗ trợ chứng minh lỗi ZK. Kailua cũng hỗ trợ mô phỏng các đề xuất lỗi, cho phép nhà phát triển hiểu cách các nhà xác minh thách thức các trạng thái sai lầm thông qua zkVM, mang lại cái nhìn sâu sắc hơn về cơ chế giải quyết tranh chấp. Trong tương lai, Kailua sẽ tối ưu hóa chi phí và hiệu suất hơn nữa, và mở rộng hỗ trợ cho nhiều khung Rollup hơn.

Tóm tắt

Như đã thấy ở trên, bộ sản phẩm zkVM của RISC Zero đang thúc đẩy sự phát triển của công nghệ chứng minh không cần biết (zero-knowledge proof) trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Zeth và Kailua tập trung vào việc tối ưu hóa kiến trúc Rollup, cải thiện hiệu suất xác minh khối và tốc độ giải quyết tranh chấp. Bonsai cung cấp dịch vụ chứng minh từ xa, giảm thiểu sự phụ thuộc vào phần cứng và chi phí vận hành, giúp các nhà phát triển xây dựng ứng dụng một cách hiệu quả hơn. Blobstream Zero cung cấp xác minh dữ liệu chéo chuỗi hiệu quả, cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho các hệ sinh thái blockchain có cấu trúc mô-đun. Ngoài ra, Steel giảm chi phí Gas cho việc thực thi hợp đồng thông minh thông qua mô hình tính toán ngoại chuỗi và xác minh trên chuỗi của nó.

Tất nhiên, trong khi liên tục cải tiến bộ sản phẩm zkVM, RISC Zero cũng đang thúc đẩy những đổi mới trong công nghệ cơ bản của zkVM. Gần đây, phiên bản RISC Zero zkVM 1.2 đã được phát hành, giới thiệu một phương pháp biên dịch trước mới cho phép các nhà phát triển triển khai logic được biên dịch sẵn cùng với các ứng dụng mà không cần nó được tích hợp vào chính zkVM. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể thêm logic biên dịch sẵn mới mà không cần sửa đổi hợp đồng xác minh trên chuỗi, phối hợp với trình tạo bằng chứng hoặc thực hiện các thay đổi lớn đối với zkVM để đạt được tối ưu hóa hiệu suất. Hơn nữa, bằng cách xác định biên dịch trước thông qua các ứng dụng, chi phí tính toán của việc tạo bằng chứng có thể được giảm. Ví dụ, sau khi tích hợp biên dịch trước RSA, Automata đã giảm chu kỳ thực hiện từ 39 triệu xuống còn 217.000, cắt giảm chi phí khoảng 180 lần.

Với việc tối ưu hóa liên tục công nghệ zkVM, tiềm năng của nó sẽ dần dần thể hiện trong nhiều kịch bản ứng dụng. Tuy nhiên, để hoàn toàn khai thác tiềm năng này, sự hợp tác sinh thái và hiệu suất thực tế của triển khai công nghệ vẫn rất quan trọng.

免责声明:

1. Bài viết này được sao chép lại từ [[](https://substack.chainfeeds.xyz/p/risc-zero-zkNghiên cứu ChainFeeds)]. Tất cả bản quyền thuộc về tác giả gốc [@chainfeeds“>Linda Bell]. Nếu có ý kiến ​​phản đối về việc tái in này, vui lòng liên hệ Cổng Họcđội ngũ và họ sẽ xử lý nhanh chóng.
2. Miễn trách nhiệm về trách nhiệm: Quan điểm và ý kiến được biểu đạt trong bài viết này chỉ thuộc về tác giả và không đại diện cho lời khuyên đầu tư.
3. Đội ngũ Gate Learn đã dịch bài viết sang các ngôn ngữ khác. Việc sao chép, phân phối hoặc đạo văn những bài viết dịch là không được phép trừ khi có ghi chú.