ZK Co-processor: Membangun Infrastruktur Komputasi Tepercaya untuk Web3

Dalam bidang komputer, coprocessor bertanggung jawab sebagai unit pemrosesan tambahan untuk menangani tugas-tugas kompleks lainnya bagi CPU. Misalnya, GPU adalah salah satu coprocessor yang terkenal, yang bertanggung jawab untuk menangani tugas-tugas rendering grafis untuk CPU. Coprocessor mempercepat aplikasi dengan membebaskan beberapa bagian kode yang padat perhitungan dan memakan waktu, arsitektur ini dikenal sebagai "komputasi heterogen" atau "komputasi campuran."

Koprosesor dapat menangani beberapa kode dengan persyaratan kinerja yang kompleks dan tunggal atau persyaratan kinerja yang sangat tinggi, memungkinkan CPU untuk menangani bagian yang lebih fleksibel dan bervariasi. Di jaringan Ethereum, ada dua masalah serius yang menghambat perkembangan aplikasi:

1. Biaya Gas yang tinggi membatasi ruang lingkup pengembangan aplikasi di blockchain. Sebagian besar kode kontrak ditulis hanya untuk operasi aset, operasi yang kompleks memerlukan banyak Gas, yang merupakan hambatan serius bagi adopsi aplikasi dan pengguna secara massal.

2. Kontrak pintar hanya dapat mengakses data dari 256 blok terbaru. Pembaruan di masa depan mungkin menyebabkan node penuh tidak lagi menyimpan data blok yang lalu, kekurangan data ini membatasi munculnya aplikasi inovatif yang berbasis data.

Ini menunjukkan bahwa komputasi dan data telah membatasi munculnya paradigma komputasi baru. Blockchain Ethereum itu sendiri tidak dirancang untuk menangani tugas yang memerlukan komputasi besar dan data yang padat. Untuk kompatibilitas dengan aplikasi-aplikasi ini, perlu diperkenalkan coprocessor. Rantai Ethereum itu sendiri berfungsi sebagai CPU, coprocessor mirip dengan GPU, yang memproses data dan operasi aset sederhana, sementara aplikasi dapat menggunakan coprocessor untuk menggunakan sumber daya data atau komputasi secara fleksibel. Untuk memastikan keandalan komputasi di luar rantai, sebagian besar coprocessor dikembangkan dengan teknologi ZK sebagai dasar.

Batasan aplikasi ZK co-processor sangat luas, dapat mencakup segala skenario dapp nyata, seperti sosial, permainan, DeFi, sistem manajemen risiko, oracle, penyimpanan data, pelatihan dan inferensi model besar, dan sebagainya. Secara teoritis, apa yang bisa dilakukan aplikasi Web2, dapat dilakukan di Web3 dengan adanya ZK co-processor, dan Ethereum sebagai lapisan penyelesaian akhir untuk melindungi keamanan aplikasi.

Saat ini, proyek co-processor yang terkenal di industri terutama dibagi menjadi tiga kategori: indeks data on-chain, oracle, dan ZKML. Proyek General-ZKM mencakup tiga skenario aplikasi besar ini. Proyek yang berbeda memiliki mesin virtual yang berjalan di luar rantai yang berbeda, seperti Delphinus yang fokus pada zkWASM, Risc Zero yang fokus pada arsitektur Risc-V.

Arsitektur Teknologi Proyek Prosesor Koordinasi Utama

Risc Zero

Prosesor ZK dari Risc Zero bernama Bonsai, merupakan seperangkat komponen bukti nol yang tidak tergantung pada rantai. Tujuannya adalah untuk menjadi coprosesor umum, berdasarkan arsitektur set instruksi Risc-V, mendukung berbagai bahasa pemrograman. Fitur utama mencakup:

1. zkVM umum, dapat menjalankan mesin virtual apa pun di lingkungan zero-knowledge
2. Sistem generasi bukti ZK yang dapat diintegrasikan ke dalam kontrak pintar atau rantai apa pun
3. Rollup umum, mendistribusikan perhitungan yang dibuktikan di Bonsai ke dalam rantai

Komponen utamanya meliputi:

• Jaringan Pembuktian: Menerima dan Menghasilkan Bukti ZK
• Request Pool: Menyimpan permintaan bukti pengguna
• Mesin Rollup: Mengumpulkan dan mengemas hasil bukti untuk diunggah ke jaringan utama
• Image Hub: platform pengembang visual, menyimpan fungsi dan aplikasi
• State Store: penyimpanan status di luar rantai
• Pasar Pembuktian: Pasar Kekuatan Pembuktian ZK

Lagrange

Tujuan Lagrange adalah membangun koprosesor dan basis data yang dapat diverifikasi, termasuk data historis di blockchain, untuk mengembangkan aplikasi tanpa kepercayaan. Fitur utama:

1. Basis data yang dapat diverifikasi: status kontrak pintar di indeks rantai
2. Prinsip perhitungan MapReduce: menggunakan pemisahan data untuk perhitungan paralel

Desain basis data melibatkan tiga bagian: data penyimpanan kontrak, data status EOA, dan data blok. Menggunakan teknologi pembuktian rekursif SNARK/STARK.

Perhitungan ZKMR Virtual Machine mencakup dua langkah yaitu Map dan Reduce, yang dapat menggabungkan bukti dari perhitungan kecil menjadi bukti dari perhitungan keseluruhan, secara efektif memperluas perhitungan kompleks berskala besar.

Proses Eksekusi:

1. Kontrak pengembang terdaftar di Lagrange dan mengajukan permohonan bukti.
2. Lagrange membagi permintaan menjadi tugas kecil yang diparalelkan dan mengirimkannya kepada penyetor
3. Jaringan verifikasi dijamin keamanannya oleh teknologi Restaking EigenLayer

Singkat

Tujuan Succinct Network adalah untuk mengintegrasikan fakta yang dapat diprogram ke dalam berbagai bagian pengembangan blockchain. Ciri-cirinya adalah:

• Mendukung berbagai bahasa pemrograman
• Selesaikan pengindeksan data rantai tujuan
• Membuktikan pasar kompatibel dengan berbagai sistem bukti

ZKVM off-chain disebut SP(Succinct Processor), fitur utama:

1. Teknologi bukti rekursif berbasis STARKs
2. Mendukung pembungkus SNARKs ke STARKs
3. Arsitektur zkVM berbasis pre-kompilasi

Perbandingan Proyek Ko-Prosesor

Dimensi perbandingan:

1. Kemampuan Indeks/Sinkronisasi Data
2. Rute teknologi ZK yang digunakan
3. Apakah mendukung bukti rekursif
4. Desain Sistem Pembuktian
5. Situasi Kerja Sama Ekosistem
6. Pendanaan dan Dukungan VC

Secara keseluruhan, jalur teknologi berbagai proyek cenderung serupa, seperti semuanya menggunakan pembungkus STARKs hingga SNARKs, mendukung rekursi, membangun jaringan pembuktian, dll. Dalam jalur teknologi yang serupa, kemampuan tim dan dukungan sumber daya di belakangnya mungkin menjadi titik perbedaan kunci.

Perbedaan dan Persamaan antara Co-Processor dan Layer2

Berbeda dengan Layer2, koprosesor ditujukan untuk aplikasi dan bukan untuk pengguna. Koprosesor dapat berfungsi sebagai komponen percepatan atau komponen modular, dengan skenario aplikasi meliputi:

1. Komponen mesin virtual off-chain dari ZK Layer2
2. Pengalihan daya komputasi off-chain pada aplikasi blockchain publik
3. Oracle data yang dapat diverifikasi lintas rantai
4. Pengiriman pesan jembatan lintas rantai

Koprosesor membawa potensi untuk sinkronisasi data waktu nyata seluruh rantai dan komputasi terpercaya berbiaya rendah berkinerja tinggi, dapat merekonstruksi banyak middleware blockchain.

Tantangan yang Dihadapi oleh Ko-Prosesor

1. Tingkat kesulitan pengembangan tinggi, kurva pembelajaran teknologi curam
2. Jalur sangat awal, optimasi kinerja kompleks
3. Infrastruktur dasar seperti perangkat keras belum matang
4. Jalur teknologi serupa, sulit untuk mencapai keunggulan terobosan.

Ringkasan dan Harapan

Prosesor ZK membawa paradigma baru "Jangan Percaya, Verifikasi" untuk Web3. Aplikasinya memiliki batasan yang luas, dan secara teori dapat mewujudkan aplikasi Web2 apa pun. Dua indikator kunci untuk "adopsi skala besar" dari prosesor ZK adalah database yang dapat dibuktikan secara real-time di seluruh rantai dan perhitungan off-chain dengan biaya rendah.

Keberadaan chip ZK adalah syarat untuk komersialisasi besar-besaran dari co-processor. Diperkirakan bahwa rantai industri ZK akan mencapai komersialisasi pada siklus berikutnya, dan sekarang adalah periode kunci untuk membangun teknologi yang dapat mendukung interaksi on-chain dengan 1 miliar pengguna.