Розшифруйте матрицю продуктів RISC Zero: як допомогти Ethereum у майбутньому ZK?

На недавній конференції Devcon ядро фонду ETH Justin Drake висунув пропозицію Beam Chain, плануючи оновлення консенсусного рівня ETH через технології zkSNARK та zkVM з метою підвищення масштабованості, безпеки та ефективності мережі. Ця візія також підкреслює важливість zkVM. Як загальна нуль-знання Віртуальна машина, zkVM може обробляти складні обчислення більш гнучко та ефективно, уникнувши залежності від традиційної логіки Смарт-контрактів.

За підтримки цього тренду проекти, такі як RISC Zero, Succinct і Cysic, вважаються важливими учасниками, що сприяють інноваціям у цій галузі. Зокрема, завдяки zkVM на основі архітектури RISC-V, RISC Zero розробив низку відкритих інструментів, таких як Zeth, Kailua і Bonsai, які покращують продуктивність блок-підтвердження та Rollup, а також надають технічну підтримку для оновлення ETH у форматі ZK.

RISC zkVM Екологічна матриця продуктів: від основної технології до сценаріїв застосування

RISC Zero - це реалізація zkVM на основі архітектури набору команд RISC-V. Як універсальна платформа для обчислень з нульовими знаннями, вона підтримує різні популярні мови програмування, такі як Rust і C++, і майже може виконувати будь-які обчислювальні завдання. У порівнянні з іншими платформами з нульовими знаннями, RISC Zero має повністю відкриті доказувальники та перевіряльники, розробники можуть генерувати та перевіряти докази локально. Крім того, верифікатори RISC Zero сумісні з різними платформами і можуть адаптуватися до різних екосистем блокчейну, спрощуючи процес розробки децентралізованих додатків.

У червні цього року RISC Zero випустив zkVM 1.0. zkVM 1.0 підтримує не тільки різноманітні мови та складні обчислювальні завдання, але й використовує технологію Continuations для розбиття масштабних обчислень на кілька невеликих частин, що дозволяє досягти ефективних паралельних обчислень та перевірки. Згідно з дорожньою картою, до кінця 2024 року RISC Zero планує збільшити продуктивність zkVM та знизити вартість в 20 разів, оптимізуючи процеси, включаючи повне перенесення процесу підтвердження на GPU (вже виконано 80%), впровадження нового дизайну RISC-V v2, а також спеціальну оптимізацію для рекурсивних схем. У той же час RISC Zero інтегрує низку модулів прискорення для алгоритмів RSA, Keccak, ECDSA та інших, що використовуються для покращення продуктивності завдань та криптографічних операцій, пов’язаних з ETH.

Навколо основних можливостей zkVM RISC Zero також розробив серію відкритих інструментів та продуктів. Наприклад, за допомогою мережі Bonsai забезпечується сервіс доведення, розробники можуть генерувати докази знань без спеціалізованого обладнання; за допомогою інструменту Steel можна перенести складні обчислення EVM до виконання в ланцюжковому середовищі, зберігаючи при цьому можливість перевірки результатів та знижуючи витрати на виконання в ланцюжку; а Blobstream Zero через містить Celestia шар доступності даних, надає більше можливостей для спільного використання та перевірки даних в модулярному екосистемі блокчейн.

Zeth: доказ того, що весь блокчейн Ethereum правильно побудований

Zeth - це відкритий доказувач нульового знання ETH-блокчейну, розроблений RISC Zero на основі його технології zkVM. Він може перевіряти ефективність блоків ETH-блокчейну за допомогою доказів нульового знання, не покладаючись на традиційних перевіряючих або комітет синхронізації. RISC Zero визначає Zeth як Type-0 zkEVM, який повністю сумісний з протоколом ETH-блокчейну і за допомогою повторного використання коду досягає підвищення ефективності розробки.

Співзасновник ETH Buterin опублікував статтю «Різні типи zk-EVMs», в якій він розподілив zkEVM на чотири типи: тип 1, який повністю еквівалентний ETH; тип 2, який має рівнозначність з EVM, але не повністю еквівалентний ETH; тип 3, який майже рівноцінний EVM; тип 4, який повністю несумісний з ETH.

! [Розшифровка матриці продуктів RISC Zero: як допомогти Ethereum рухатися до майбутнього, подібного до ZK?] ](https://m.shilian.com/uploads/20241225/0f3a5a02034971f887704799fb63836f.png)

Завдяки високій продуктивності RISC Zero zkVM, Zeth здатний перевірити блоки ETH в кілька хвилин. Тестові дані показують, що Zeth може генерувати докази блоку зі швидкістю 1,1 МГц і розширювати швидкість до 4,7-6,3 МГц за допомогою функції «продовження виконання» GPU кластеру. Ця оптимізація продуктивності також знижує вартість генерації доказів. За тестовими даними, вартість генерації доказу для блоку, що містить 182 транзакції, становить всього 21,72 долара США, а вартість однієї транзакції приблизно 0,11 долара США.

Тим часом, під час розробки Zeth, команда RISC Zero повністю використовувала компоненти екосистеми Rust, такі як revm, ethers та сплав, що дозволяє розробникам швидко реалізувати функції підтвердження блоку та застосовувати їх у різних сценаріях. Цей дизайн надає розробникам більше гнучкості, дозволяючи налаштовувати логіку побудови блоків та пристосовувати її до майбутніх пропозицій щодо покращення ETH блошину.

На рівні додатків, Zeth забезпечує ефективні рішення для zk Rollup, легкого клієнта та міжланцюгового мосту. Традиційна побудова zk Rollup та zkEVM потребує великої кількості часу та коштів, що засмучує малі команди. Zeth на основі модульної архітектури zkVM дозволяє розробникам легко налаштувати логіку перевірки блоків. Наприклад:

• zk Rollup: Zeth може швидко довести блок-підтвердження, скоротивши цикл розробки ZK Rollup та знизивши витрати на капітал.
• Легкий клієнт: може перевіряти дійсність блоку без перебудови блоку, що зменшує витрати на обробку.
• Крос-ланцюговий міст: Zeth за допомогою ZKP може перевіряти правильність хресно-ланцюжкових даних без розголошення чутливої інформації на ланцюгу, що зменшує залежність від довіри до сторонніх осіб та знижує ризик хресно-ланцюжкових атак.

У травні цього року Zeth успішно розширився, щоб підтримувати вилучення даних блоків Optimism з основної мережі ETH, та генерувати перевірку ZKP коректності блоків, а також підтримувати перевірку на ланцюзі. Це означає, що завдяки Zeth Optimism може більш ефективно перевіряти транзакції та вирішувати спори щодо транзакцій.

Bonsai: дозволяє розробникам генерувати докази без використання власного обладнання

Bonsai - це послуга віддаленого доведення для застосунків zkVM, що дозволяє розробникам генерувати докази без використання власного обладнання, тим самим вирішуючи проблему обмежених ресурсів обчислення на ланцюжку та високих витрат. За допомогою Bonsai розробник повинен лише визначити необхідний застосунок zkVM та вхідні дані, а Bonsai буде виконувати обчислення на задньому плані та генерувати відповідний доказ знань нульової інформації. Цей процес повністю не потребує розгортання додаткового обладнання розробника. Крім того, Bonsai використовує велику кількість кластерів GPU, що дозволяє паралельно обробляти кілька обчислювальних завдань. Крім того, Bonsai надає простий у використанні API та інтерфейс SDK, що дозволяє розробникам легко інтегрувати його в існуючі системи та подальше зниження складності розробки.

На основі цієї послуги доведення на відстані RISC Zero випустила відкритий інструмент Bonsai Pay, який поєднує OAuth2.0 аутентифікацію особи та технологію ZKP, що дозволяє користувачам надсилати або отримувати токени на мережі ETH з використанням облікового запису Google. Наприклад, коли Еліс хоче перекласти кошти Бобу, Еліс може ввести електронну адресу Боба та суму переказу за допомогою Bonsai Pay. Потім Боб може увійти в Bonsai Pay, ввести свою електронну адресу та пройти перевірку особи облікового запису Google. Bonsai Pay створює авторизаційний токен з використанням OAuth 2.0 для підтвердження того, що Боб дійсно є власником цієї електронної адреси. Потім Bonsai Pay використовує послугу доведення Bonsai для створення нуль-знання, яке підтверджує, що обліковий запис Google Боба пов’язаний з адресою гаманця. Після підтвердження та перевірки смарт-контрактом кошти розблоковуються та перекладаються на гаманець Боба.

Протягом усього процесу Bonsai Pay підтвердив факт того, що «рахунок Google Боба пов’язаний з адресою гаманця» через технологію ZKP, уникаючи при цьому розкриття будь-якої конкретної інформації про рахунок Google.

Ще одним важливим застосуванням Bonsai є ZK Co-processor (Bonsai ZK Co-processor). Він застосовує технологію доказу знань, щоб перенести складні обчислювальні завдання з ланцюжка на ланцюжок, і генерує недоступне до втручання докази для забезпечення правильності результатів. Крім того, розгортання Bonsai Co-processor дуже просте - розробникам потрібно лише написати програму zkVM для обробки логіки і викликати Bonsai через простий Solidity контракт, щоб виконувати обчислення та перевіряти результати. Протягом всього процесу, служба доказів Bonsai відповідає за генерацію доказів знань для обчислень на ланцюжку, які можна перевірити на ланцюжку.

Копроцесор Bonsai ZK призначений для використання в ланцюжках, які потребують високої продуктивності та низьких витрат. Наприклад, у системі управління DAO він може перенести складні обчислення голосування з ланцюжка на позаланцюжковий рівень, суттєво знижуючи витрати на газ в ланцюжку. Bonsai DAO Governor за допомогою копроцесора знизив витрати на газ для кожного голосу на понад 50%, що ефективно покращує ефективність управління та знижує поріг участі.

Boundless: перевірний рівень обчислень

У традиційній архітектурі блокчейну всі вузли повинні повторно виконувати всі обчислення кожної угоди, щоб забезпечити її ефективність. Цей режим «глобального повторного виконання» забезпечує безпеку та узгодженість, але при цьому вимагає величезних обчислювальних витрат. Для вирішення цієї проблеми RISC Zero представила Boundless, що дозволяє окремому вузлу виконати обчислення та згенерувати перевірний доказ знань, який інші вузли можуть підтвердити, не повторюючи обчислення.

Boundless за допомогою техніки рекурсивного комбінування спрощує процес перевірки. Він об’єднує кілька невеликих доказів у нуль-знання великий доказ, що дозволяє перевіряючому перевірити лише один загальний доказ, не перевіряючи кожен етап окремо. Для подальшої оптимізації ефективності створення нуль-знання доказів в Boundless вбудовано спеціалізовану криптографічну прискорювальну схему, що оптимізує ефективність таких типових завдань, як обчислення хешів, перевірка цифрового підпису тощо.

Крім того, розробники, які використовують Boundless, не потребують глибоких знань технології нульового знання, достатньо написати програму на відомій мові програмування (наприклад, Rust або Solidity). На даний момент Boundless доступний для розробників безкоштовно. Розробники можуть швидко будувати та розгортати застосунки з нульовими знаннями на будь-якому блокчейні, скориставшись сервісом підтвердження, який надає Boundless, без необхідності міграції існуючої системи або оновлення договору перевірки.

Blobstream Zero: спрощений крос-ланцюжковий міст для перевірки даних zkVM

Blobstream Zero - це міжланковий міст, заснований на zkVM, спільними зусиллями RISC Zero та Celestia. Його мета - безперешкодно з’єднати шар доступності даних Celestia з існуючим модульним екосистемою блокчейну. Завдяки спільному використанню та перевірці даних на Celestia, Blobstream Zero забезпечує зручний обмін та перевірку даних між ланками.

Як повністю відкритий громадський продукт, Blobstream Zero дозволяє будь-якому проекту або розробнику запускати локальний екземпляр та генерувати нульові докази знань. Крім того, Blobstream Zero може підтримувати ZK-коопроцесори. ZK-коопроцесори, по суті, є інструментами позаланцюжкового обчислення, тому для виконання обчислень потрібні надійні дані. Blobstream Zero може отримувати дані з блокчейнів, таких як Celestia, та перевіряти, що передані дані є надійними шляхом генерації доказів ZK.

Steel: нова парадигма смарт-контрактів, що передбачає виконання поза ланцюжком та перевірку на ланцюжку

Steel - це відкритий інструмент, розроблений RISC Zero, який використовує технологію zkVM для реалізації позаланцюгового перевіреного виконання Смарт-контрактів. За допомогою Steel розробники можуть перенести операції EVM з ланцюга на позаланцюгове виконання, одночасно генеруючи докази незнання, що гарантує правдивість і перевірку результатів обчислень.

Традиційні Смарт-контракти потребують повного виконання всієї логіки на ланцюжку, що не тільки дорого коштує в газі, але й обмежує розробку складних додатків. Механізм позачергового розрахунку та перевірки на ланцюжку Steel вирішує цю проблему. Наприклад, у простому Смарт-контракті перевіряється, чи є залишок ERC20 на обліковому записі більшим за 1, і збільшується лічильник. У традиційному підході логіку потрібно виконувати повністю на ланцюжку, а Steel виконує розрахунок позачергово і генерує доказ нульового знання, а на ланцюжку потрібно лише перевірити доказ, не повторюючи логіку контракту.

На даний момент RISC Zero випустив Steel 1.0, і вже є партнери, які використовують цей інструмент для розробки додатків. Наприклад, у виклику контракту, який обробляє приблизно 400 000 операцій SLOAD, виконання обчислень було перенесено з ланцюжка на ланцюжок за допомогою Steel, а потім перевірено створене доказ незнання на ланцюжку. Вартість створення доказу становить менше 10 доларів, а вартість перевірки на ланцюжку менше 300 000 газу.

Kailua：прискорення інноваційної архітектури Rollup за допомогою комбінованого ZK підходу

Після випуску Zeth RISC Zero випустила Kailua, що надає гібридну схему оновлення для оптимістичного Rollup, яка поєднує в собі ZK Rollup. Традиційний оптимістичний Rollup зазвичай потребує 7-денного терміну виклику, що призводить до повільної фіналізації угод, а ZK Rollup, хоча може швидко досягти фіналізації, вимагає високих витрат на постійне створення доказів знань. Kailua поєднує переваги обох, забезпечуючи баланс між витратами та ефективністю через гібридну архітектуру. Як розширення фреймворку Optimism Kona, Kailua підтримує запуск незміненого Kona на zkVM та вводить інноваційний механізм вирішення суперечок, знижуючи вимоги до ставок та скорочуючи затримки у фіналізації, що підвищує ефективність та доступність системи.

У Kailua використовується новий дизайн механізму вирішення суперечок в архітектурі, в якому скасовується обмеження часу для вирішення спорів, дозволяючи перевіряючим мати достатньо часу на генерацію доказів в разі непередбачуваних ситуацій, таких як переривання мережі, що покращує гнучкість системи. Навіть у випадках екстремальних ситуацій, розширена архітектура RISC Zero zkVM може здійснити докази протягом години. Крім того, функція перевірки за запитом у Kailua дозволяє розробникам гнучко налаштовувати частоту перевірки, що дозволяє поступово перейти до повного Rollup-режиму перевірки з меншими витратами.

На відміну від ZK Rollup, дизайн Kailua не потребує постійного генерування доказів. Для ролапів з низькою частотою порожніх блоків або спеціальними вимогами до угод, Kailua надає більш вигідний вибір. Крім того, Kailua значно зменшує потребу в заставі для ролапу. Традиційний оптимістичний ролап вимагає лінійного збільшення застави протягом тривалого періоду фінальності, тоді як оптимізований дизайн Kailua фіксує потребу в заставі, що дозволяє системі підтримувати безпеку та активність за більш низькими витратами протягом тривалого періоду.

На даний момент Kailua повністю відкритий. Розробники можуть використовувати його командний рядок для розгортання локальної тестової мережі Optimism та швидко оновлювати її, щоб підтримувати мережу з підтримкою ZK-доказу вади. Kailua також підтримує симуляцію пропозицій про вади, що допомагає розробникам зрозуміти, як перевіряються помилкові стани викликом zkVM та як працює їх механізм вирішення суперечок. В майбутньому Kailua також буде оптимізовано з точки зору вартості та продуктивності, а також розширено для підтримки більшої кількості фреймворків Rollup.

Загальний висновок

З вищезазначеного можна бачити, що матриця продуктів zkVM RISC Zero сприяє розвитку технології доведення незнання в багатьох галузях. Zeth і Kailua фокусуються на оптимізації архітектури Rollup, підвищуючи ефективність перевірки блоку та швидкість вирішення спорів. Bonsai надає послуги віддаленого доведення, знижуючи залежність від апаратного забезпечення та вартість експлуатації, що дозволяє розробникам ефективніше будувати додатки. Blobstream Zero ефективно перевіряє дані міжланцюжкової взаємодії, надаючи надійну підтримку модульному екосистемі блокчейна. Крім того, Steel знижує вартість газу для виконання смарт-контрактів, використовуючи позаланцюжкові обчислення та підтвердження на ланцюжку.

Звичайно, в той же час, коли продуктова матриця zkVM продовжує вдосконалюватися, RISC Zero продовжує сприяти інноваціям у базовій технології zkVM. Недавно RISC Zero zkVM випустив версію 1.2, в якій впроваджено новий спосіб попередньої компіляції, що дозволяє розробникам розгортати попередньо скомпільовану логіку разом з програмою, не вбудовуючи її в сам zkVM. Це означає, що розробники можуть додавати нову попередньо скомпільовану логіку, не змінюючи верифікаційний контракт на ланцюгу або налаштування підтверджувача, і не вносячи глобальних змін до zkVM, щоб отримати покращення продуктивності. Крім того, застосування попередньої компіляції може знизити обчислювальні витрати на генерацію доказів. Наприклад, після інтеграції RSA попередньої компіляції Automata витрати на виконання зменшилися з 39 млн до 21,7 тис., що в 180 разів менше.

Зі зростанням оптимізації технології zkVM будуть поступово проявлятися її потенціальні можливості в різних сценаріях застосування, але для кращого використання цього потенціалу все ще потрібні екосистемна співпраця та практична реалізація технологій.

Початок голосування за премію RTY AWARD 2025!

Історичний рекорд! Близько 300 проектів та осіб пройшли відбір за даними, відкритою реєстрацією та рекомендаціями спільноти і потрапили в етап голосування цього відбору. Хто є піонером, що прискорює Web3 та Crypto до основного потоку? Натисніть на зображення, щоб прийняти участь у голосуванні та підтримати найкращого року за вашим баченням!

Клацніть на зображення нижче, щоб проголосувати відразу!

! [НАГОРОДА RTY 2025] (https://m.shilian.com/uploads/20241225/JhIMEr98QV.jpg)