Giải mã ma trận sản phẩm RISC Zero: Làm thế nào để hỗ trợ Ethereum tiến tới tương lai ZK?

Trong Hội nghị Devcon gần đây, thành viên cốt lõi của Quỹ Ethereum, Justin Drake, đã đưa ra đề xuất Beam Chain, kế hoạch nâng cấp lớp đồng thuận của Ethereum thông qua công nghệ zkSNARK và zkVM, nhằm nâng cao tính mở rộng, an toàn và hiệu suất của mạng. Tầm nhìn này cũng làm tăng sự quan trọng của zkVM được theo dõi một lần nữa. Là một loại máy ảo không tri thức tổng quát, zkVM có thể xử lý 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.

Dưới sự thúc đẩy của xu hướng này, các dự án như RISC Zero, Succinct và Cysic được coi là những nhà tham gia quan trọng trong việc thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực này. Trong đó, RISC Zero đã phát triển một loạt công cụ mã nguồn mở như Zeth, Kailua và Bonsai dựa trên kiến trúc RISC-V và zkVM, không chỉ cải thiện hiệu suất của việc xác thực block và Rollup mà còn cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc nâng cấp ZK của ETH.

RISC zkVM Sản phẩm sinh thái ma trận: Từ công nghệ cốt lõi đến ứng dụng trong cảnh

RISC Zero là một triển khai zkVM dựa trên kiến trúc tập lệnh RISC-V, là một nền tảng tính toán không có kiến thức chung, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như Rust và C++, gần như có thể chạy bất kỳ nhiệm vụ tính toán nào. So với các nền tảng công nghệ không có kiến thức khác, người chứng minh và người xác minh của RISC Zero hoàn toàn mã nguồn mở, các nhà phát triển có thể tạo và xác minh chứng minh trên máy cục bộ. Ngoài ra, trình xác minh của RISC Zero tương thích với nhiều nền tảng, có thể thích nghi với các hệ sinh thái chuỗi khối khác nhau, đơn giản hóa quy trình phát triển ứng dụng phi tập trung.

Tháng 6 năm nay, RISC Zero đã phát hành zkVM 1.0. zkVM 1.0 không chỉ hỗ trợ nhiều ngôn ngữ và nhiệm vụ tính toán phức tạp, mà còn sử dụng công nghệ Continuations để chia nhỏ tính toán quy mô lớn thành nhiều đoạn nhỏ, thực hiện 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 zkVM trước cuối năm 2024, tối ưu hóa bao gồm hoàn toàn chuyển đổi quá trình chứng minh sang GPU (đã hoàn thành 80%), giới thiệu thiết kế mạch RISC-V v2 mới và tối ưu hóa đặc biệt cho mạch đệ quy. Đồng thời, RISC Zero đang tích hợp một loạt các mô-đun tăng tốc cho các thuật toán RSA, Keccak, ECDSA, vv., để cải thiện hiệu suất các nhiệm vụ liên quan đến ETH và các hoạt động mã hóa.

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, thông qua mạng Bonsai, dịch vụ chứng minh có thể được tạo ra mà không cần phần cứng đặc biệt; thông qua công cụ Steel, tính toán phức tạp của EVM có thể được chuyển đổi sang môi trường ngoài chuỗi và vẫn giữ được tính xác thực của kết quả, giảm thiểu chi phí thực hiện trên chuỗi; và Blobstream Zero kết nối lớp khả năng sẵn có của Celestia, mang đến nhiều khả năng chia sẻ và xác minh dữ liệu trong sinh thái chuỗi khối modular.

Zeth：Chứng minh rằng toàn bộ khối ETH được xây dựng đúng đắn

Zeth là một công cụ chứng minh không biết về khối ETH mã nguồn mở được phát triển bởi RISC Zero dựa trên công nghệ zkVM của mình, có thể xác minh tính hợp lệ của các khối ETH mà không cần phải phụ thuộc vào các bên xác minh truyền thống hoặc ủy ban đồng bộ. RISC Zero định nghĩa Zeth là Type-0 zkEVM, vừa tương thích hoàn toàn với giao thức ETH, vừa tăng cường hiệu suất phát triển thông qua việc tái sử dụng mã nguồn.

Người sáng lập liên minh ETH Vitalik Buterin trong bài viết “Các loại zk-EVMs khác nhau” đã chia zkEVM thành bốn loại, trong đó Loại 1 cố gắng hoàn toàn tương đương và không có bất kỳ sự nhượng bộ nào với ETH; Loại 2 cam kết hoàn toàn tương đương với EVM, nhưng không hoàn toàn tương đương với ETH; Loại 3 gần như tương đương với EVM; Loại 4 hoàn toàn không tương thích với ETH.

Nhờ hiệu suất cao của RISC Zero zkVM, Zeth đã có thể xác thực các khối ETH chỉ trong vài phút. Dữ liệu thử nghiệm cho thấy Zeth có thể tạo ra bằng chứng khối ở tốc độ 1,1 MHz và mở rộng cụm GPU lên 4,7 MHz đến 6,3 MHz với các tính năng “tiếp tục”. Việc tối ưu hóa hiệu suất này cũng làm giảm chi phí tạo bằng chứng. Theo thử nghiệm, một khối chứa 182 giao dịch chỉ tốn 21,72 đô la để tạo bằng chứng, có giá khoảng 0,11 đô la cho mỗi giao dịch.

Trong quá trình phát triển Zeth, nhóm RISC Zero đã tận dụng tối đa các thành phần của hệ sinh thái Rust như revm, ethers và alloy, giúp nhà phát triển nhanh chóng triển khai chức năng chứng minh khối và áp dụng nó vào các tình huống khác nhau. Thiết kế này cung cấp linh hoạt hơn cho nhà phát triển, cho phép điều chỉnh logic xây dựng khối và tương thích với các đề xuất cải tiến ETH tương lai theo nhu cầu.

Ở mức ứng dụng, Zeth cung cấp giải pháp hiệu quả cho zk Rollup, khách hàng nhẹ và cầu nối giao cắt chuỗi. Xây dựng zk Rollup và zkEVM truyền thống đòi hỏi nhiều thời gian và tiền bạc, khiến cho các đội nhỏ lùi bước. Zeth dựa trên kiến trúc zkVM có tính chất mô-đun, cho phép các nhà phát triển dễ dàng tùy chỉnh logic xác minh khối. Ví dụ:

• zk Rollup: Zeth có thể nhanh chóng thực hiện chứng minh khối, giảm thiểu thời gian phát triển và giảm đầu tư vốn của ZK Rollup.
• Light Client: Không cần xây dựng lại khối để xác minh tính hợp lệ của khối, giảm chi phí vận hành.
• Cầu nối giao chuỗi: Zeth có thể xác minh tính chính xác của dữ liệu giao chuỗi mà không tiết lộ thông tin nhạy cảm trên chuỗi, từ đó giảm sự phụ thuộc vào bên thứ ba và giảm rủi ro tấn công giao chuỗi.

Vào tháng 5 năm nay, Zeth đã mở rộng thành công để hỗ trợ trích xuất dữ liệu khối từ mạng chính ETH và tạo ra các khối xác minh ZKP, cũng như hỗ trợ xác minh trên chuỗi. Điều này có nghĩa là, thông qua Zeth, Optimism có thể xác minh giao dịch hiệu quả hơn và giải quyết tranh chấp giao dịch.

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

Bonsai là một dịch vụ chứng minh từ xa được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng zkVM, cho phép nhà phát triển không cần sử dụng phần cứng của riêng mình để tạo ra chứng minh, từ đó giải quyết được mâu thuẫn giữa tài nguyên tính toán trên chuỗi có hạn và chi phí cao. Thông qua Bonsai, nhà phát triển chỉ cần xác định các ứng dụng zkVM cần thực thi và dữ liệu đầu vào, Bonsai sẽ chạy tính toán ở nền và tạo ra chứng minh không biết. Quá trình này hoàn toàn không cần nhà phát triển triển khai thêm phần cứng. Đồng thời, Bonsai sử dụng một cụm GPU lớn để hỗ trợ xử lý song song nhiều nhiệm vụ tính toán. Ngoài ra, Bonsai cung cấp API và giao diện SDK đơn giản và dễ sử dụng, giúp nhà phát triển dễ dàng tích hợp vào hệ thống hiện có, từ đó giảm thiểu khó khăn trong quá trình phát triển.

Dựa trên dịch vụ chứng minh từ xa này, RISC Zero đã giới thiệu công cụ mã nguồn mở Bonsai Pay, kết hợp xác thực OAuth2.0 và công nghệ ZKP, cho phép người dùng gửi hoặc nhận token trên mạng ETH bằng tài khoản Google. Ví dụ, khi Alice muốn chuyển tiền cho Bob, Alice có thể nhập địa chỉ email Google của Bob và số tiền chuyển khoản thông qua Bonsai Pay. Sau đó, Bob có thể đăng nhập vào Bonsai Pay, nhập địa chỉ email và hoàn thành xác thực tài khoản Google. Bonsai Pay sẽ sử dụng OAuth 2.0 để tạo mã ủy quyền, chứng minh rằng Bob thực sự là chủ sở hữu của địa chỉ email đó. Sau đó, Bonsai Pay gọi dịch vụ chứng minh Bonsai, tạo ra chứng minh không biết về Bob, chứng minh rằng tài khoản Google của Bob liên kết với địa chỉ ví. Sau khi chứng minh hợp đồng thông minh được xác minh, tiền sẽ được mở khóa và chuyển vào địa chỉ ví của Bob.

Trong quá trình này, Bonsai Pay đã xác minh thực tế rằng “tài khoản Google của Bob liên quan đến địa chỉ ví” thông qua công nghệ ZKP và đồng thời tránh tiết lộ bất kỳ thông tin cụ thể nào về tài khoản Google.

Ứng dụng quan trọng khác của Bonsai là Bonsai ZK Co-processor. Sử dụng công nghệ chứng minh không biết, nó chuyển nhiệm vụ tính toán phức tạp từ chuỗi sang ngoài chuỗi và tạo ra chứng minh không thể thay đổi để đảm bảo tính chính xác của kết quả. Đồng thời, việc triển khai Bonsai Co-processor cũng rất đơn giản, người phát triển chỉ cần viết một ứng dụng zkVM để xử lý logic và gọi Bonsai thông qua hợp đồng Solidity đơn giản, chạy tính toán và xác minh kết quả. Trong quá trình này, dịch vụ chứng minh Bonsai chịu trách nhiệm tạo ra chứng minh không biết của tính toán ngoài chuỗi, các chứng minh này có thể được xác minh trên chuỗi.

Bonsai ZK co-processor được sử dụng cho các ứng dụng trên chuỗi cần hiệu suất cao và giá thành thấp. Ví dụ, trong quản trị DAO, nó có thể chuyển các phép tính bỏ phiếu phức tạp sang chuỗi ngoài, giảm đáng kể chi phí Gas trên chuỗi. Bonsai DAO Governor đã giảm hơn 50% chi phí Gas cho mỗi phiếu bằng cách sử dụng co-processor, tăng hiệu quả quản trị và giảm ngưỡng tham gia.

Boundless: Tầng tính toán xác thực

Trong kiến trúc chuỗi khối truyền thống, để đảm bảo tính hiệu quả của giao dịch, tất cả các nút đều cần phải thực hiện lại tất cả các phép tính của mỗi giao dịch. Mô hình ‘thực hiện lại toàn cầu’ này mặc dù có thể đảm bảo tính an toàn và nhất quán, nhưng cũng mang lại chi phí tính toán rất cao. Để giải quyết vấn đề này, RISC Zero đã ra mắt Boundless, cho phép một nút duy nhất hoàn tất phép tính sau đó tạo ra một chứng minh không biết thông tin có thể xác minh được, các nút khác chỉ cần xác minh chứng minh đó là có thể xác nhận kết quả, không cần thực hiện lại phép tính.

Boundless thông qua kỹ thuật kết hợp đệ quy đã đơn giản hóa quá trình xác minh. Nó kết hợp nhiều chứng minh không biết với nhau thành một chứng minh tổng thể, giúp người xác minh chỉ cần kiểm tra một chứng minh tổng thể duy nhất, thay vì phải xác minh từng chứng minh ở mỗi giai đoạn. Để tối ưu hóa hiệu suất tạo chứng minh không biết, Boundless tích hợp mạch tăng tốc mật mã chuyên dụng, tối ưu hóa hiệu suất của các nhiệm vụ phổ biến như tính toán băm, xác minh chữ ký số, v.v.

Ngoài ra, nhà phát triển sử dụng Boundless không cần phải hiểu sâu về công nghệ zero-knowledge, chỉ cần viết ứng dụng bằng ngôn ngữ lập trình quen thuộc (như Rust hoặc Solidity). Hiện tại, Boundless đã mở cửa truy cập miễn phí cho các nhà phát triển. Nhà phát triển không cần phải di chuyển hệ thống hiện tại hoặc cập nhật hợp đồng xác thực, có thể sử dụng dịch vụ proving của Boundless để xây dựng và triển khai ứng dụng zero-knowledge trên bất kỳ blockchain nào một cách nhanh chóng.

Blobstream Zero：simplify the cross-chain data verification of zkVM’s cross-chain bridge

Blobstream Zero là cầu nối giao cắt đa chuỗi dựa trên zkVM do RISC Zero và Celestia hợp tác phát hành, với mục tiêu kết nối lớp sẵn có về tính sẵn có dữ liệu của Celestia vào hệ sinh thái chuỗi khối có cấu trúc. Thông qua việc chia sẻ và xác minh dữ liệu trên Celestia, Blobstream Zero thực hiện việc truyền và xác minh dữ liệu giữa các chuỗi một cách thuận tiện hơn.

Là một sản phẩm công cộng hoàn toàn mã nguồn mở, Blobstream Zero cho phép bất kỳ dự án hoặc nhà phát triển nào cài đặt phiên bản cục bộ và tạo ra chứng minh không biết gì. Ngoài ra, Blobstream Zero còn hỗ trợ bộ xử lý ZK. Bộ xử lý ZK về bản chất là một công cụ tính toán ngoại chuỗi, vì vậy cần dữ liệu đáng tin cậy để thực hiện tính toán. Blobstream Zero có thể lấy dữ liệu từ các blockchain như Celestia và có thể chứng minh rằng dữ liệu truyền tải là đáng tin cậy bằng cách tạo ra chứng minh ZK.

Steel: Mô hình mới của hợp đồng thông minh với thực hiện ngoại chuỗi và xác minh trên chuỗi

Steel là một công cụ mã nguồn mở được RISC Zero giới thiệu, sử dụng công nghệ zkVM để thực hiện việc thực thi hợp đồng thông minh có thể xác minh được ngoại chuỗi. Thông qua Steel, các nhà phát triển có thể chuyển việc thực hiện các hoạt động EVM từ trên chuỗi sang ngoại chuỗi, đồng thời tạo ra chứng minh không biết, đảm bảo tính chân thực và khả năng xác minh kết quả tính toán.

Hợp đồng thông minh truyền thống yêu cầu thực hiện tất cả logic trên chuỗi, không chỉ tốn kém Gas mà còn hạn chế việc phát triển ứng dụng phức tạp. Trong khi đó, 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 số dư ERC20 của một tài khoản có lớn hơn 1 và tăng biến đếm. Phương pháp truyền thống yêu cầu thực hiện logic trên chuỗi, trong khi Steel thực hiện tính toán ngoại chuỗi và tạo ra chứng minh không biết thông tin, chuỗi chỉ cần xác minh chứng minh mà không cần thực hiện lại logic hợp đồng.

Hiện tại, RISC Zero đã phát hành Steel 1.0 và đã có đối tác sử dụng công cụ này để phát triển ứng dụng. Ví dụ, trong một cuộc gọi hợp đồng xử lý khoảng 400.000 lần hoạt động SLOAD, tính toán đã được chuyển sang thực hiện ngoại chuỗi thông qua Steel, sau đó được xác minh trên chuỗi để sinh ra chứng minh zero-knowledge. Chi phí sinh chứng minh không đến 10 đô la, chi phí xác minh trên chuỗi thấp hơn 300.000 Gas.

Kailua：Đẩy mạnh sự sáng tạo của kiến trúc Rollup với giải pháp kết hợp ZK

Sau khi phát hành Zeth, RISC Zero đã giới thiệu Kailua, một giải pháp nâng cấp cho Rollup lạc quan bằng cách kết hợp ZK Rollup. Rollup lạc quan truyền thống thường cần một giai đoạn thách thức trong vòng 7 ngày, dẫn đến việc giao dịch kết thúc chậm, trong khi ZK Rollup có thể đạt được kết thúc nhanh chóng nhưng đòi hỏi chi phí cao để tạo ra chứng minh không biết. Kailua kết hợp những ưu điểm của cả hai, đạt được sự cân bằng giữa chi phí và hiệu suất thông qua kiến trúc kết hợp. Là một phần mở rộng của khung Optimism Kona, Kailua không chỉ hỗ trợ việc chạy Kona không thay đổi trên zkVM, mà còn giới thiệu cơ chế giải quyết tranh chấp sáng tạo, giảm yêu cầu đặt cược và giảm thiểu độ trễ kết thúc, từ đó nâng cao hiệu suất và khả năng sử dụng của hệ thống.

Trong kiến trúc Kailua, cơ chế tranh chấp sử dụng thiết kế hoàn toàn mới. Đầu tiên, cơ chế giải quyết tranh chấp loại bỏ giới hạn thời gian, cho phép các bên xác minh có đủ thời gian để tạo ra bằng chứng khi gặp phải các trường hợp đặc biệt như mất kết nối mạng, từ đó tăng cường tính linh hoạt của hệ thống. Ngay cả trong tình huống cực đoan, kiến trúc mở rộng RISC Zero zkVM của Kailua vẫn có thể hoàn thành bằng chứng trong vòng 1 giờ. Ngoài ra, tính năng xác minh theo yêu cầu của Kailua cho phép nhà phát triển có thể cấu hình tần suất xác minh một cách linh hoạt, tiến dần chuyển sang chế độ Rollup hoàn toàn xác minh với chi phí thấp hơn.

Khác với ZK Rollup, thiết kế của Kailua không đòi hỏi việc tạo ra chứng minh liên tục. Đối với Rollup với tần suất thấp hoặc yêu cầu hợp đồng đặc biệt, Kailua cung cấp một lựa chọn tiết kiệm chi phí hơn. Đồng thời, Kailua cũng giảm đáng kể yêu cầu đặt cược của Rollup. Số lượng cược của Rollup lạc quan truyền thống sẽ tăng tuyến tính theo chu kỳ kết thúc dài, trong khi thiết kế tối ưu hóa của Kailua giữ yêu cầu đặt cược không đổi, giúp hệ thống vẫn có thể duy trì tính bảo mật và tính sống động với chi phí thấp ngay cả trong chu kỳ dài.

Hiện tại, Kailua đã được hoàn toàn mã nguồn mở. Nhà phát triển có thể sử dụng công cụ dòng lệnh của nó để triển khai mạng thử nghiệm Optimism cục bộ và nhanh chóng nâng cấp thành mạng hỗ trợ chứng minh lỗi ZK. Kailua cũng hỗ trợ mô phỏng đề xuất lỗi, giúp nhà phát triển hiểu rõ cách các nhà xác minh thách thức trạng thái lỗi thông qua zkVM, từ đó hiểu sâu cơ chế giải quyết tranh chấp của nó. Trong tương lai, Kailua cũng sẽ tiếp tục tối ưu hóa chi phí và hiệu suất, và mở rộng hỗ trợ cho nhiều framework Rollup hơn.

Tổng kết

Từ văn bản trên, có thể thấy rằng ma trận sản phẩm zkVM của RISC Zero đang thúc đẩy sự phát triển của công nghệ chứng minh không biết trong nhiều lĩnh vực. Zeth và Kailua tập trung vào tối ưu hóa kiến trúc Rollup, nâng cao 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 nhà phát triển xây dựng ứng dụng một cách hiệu quả hơn. Blobstream Zero thông qua việc xác minh dữ liệu xuyên chuỗi hiệu quả, cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho hệ sinh thái blockchain có tính mô-đun. Ngoài ra, Steel giảm thiểu chi phí Gas của việc thực thi hợp đồng thông minh thông qua mô hình tính toán ngoại chuỗi và xác minh trên chuỗi.

Đương nhiên, trong khi cải tiến liên tục ma trận sản phẩm zkVM, RISC Zero cũng đang tiếp tục đẩy mạnh sáng tạo công nghệ cơ bản của zkVM. Gần đây, phiên bản 1.2 của RISC Zero zkVM đã được phát hành, giới thiệu một phương pháp biên dịch trước hoàn toàn mới, cho phép các nhà phát triển triển khai tài liệu biên dịch trước cùng với ứng dụng của mình mà không cần tích hợp vào zkVM chính nó. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể thêm các tài liệu biên dịch trước mới mà không cần sửa đổi hợp đồng xác minh trên chuỗi hoặc cấu hình chứng minh viên phối hợp, và không cần phải phân tách zkVM hoặc thực hiện thay đổi lớn để tối ưu hóa hiệu suất. Ngoài ra, việc áp dụng biên dịch trước được định nghĩa ứng dụng cũng giúp giảm chi phí tính toán cho việc tạo chứng minh. Ví dụ, sau khi Automata tích hợp tài liệu biên dịch trước RSA, chu kỳ thực thi đã được rút ngắn từ 39 triệu xuống còn 21,7 nghìn, chi phí giảm khoảng 180 lần.

Với việc tối ưu hóa liên tục của công nghệ zkVM, tiềm năng phát triển của nó sẽ được thể hiện dần dần trong nhiều tình huống ứng dụng. Tuy nhiên, để tận dụng tốt hơn tiềm năng này, vẫn cần phụ thuộc vào hiệu quả của sự hợp tác sinh thái và triển khai công nghệ trong thực tế.

Cuộc bình chọn lần thứ 5 và trao giải RTY AWARD 2025 đã mở

Kỷ lục ghi nhận sự kiện! Gần 300 dự án và cá nhân đã được lựa chọn thông qua sàng lọc dữ liệu, đăng ký công khai và đề cử từ cộng đồng, để tiến vào giai đoạn bình chọn lựa chọn. Ai là những người tiên phong đẩy mạnh phong trào Web3 và Crypto? Nhấp vào hình ảnh để tham gia bình chọn và đóng góp cho ứng cử viên xuất sắc nhất trong năm của bạn!

Nhấn vào hình ảnh dưới đây để bỏ phiếu ngay!

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