ZK đồng xử lý: Xây dựng cơ sở hạ tầng tính toán tin cậy cho Web3

Trong lĩnh vực máy tính, bộ xử lý phụ trách nhiệm vụ xử lý các tác vụ phức tạp khác cho CPU. Ví dụ, GPU là một bộ xử lý phụ nổi tiếng, chịu trách nhiệm xử lý các tác vụ như kết xuất đồ họa cho CPU. Bộ xử lý phụ tăng tốc ứng dụng bằng cách chuyển giao một số phần mã tính toán nặng nề và tốn thời gian, cấu trúc này được gọi là "tính toán không đồng nhất" hoặc "tính toán hỗn hợp."

Bộ xử lý đồng có thể xử lý một số mã yêu cầu hiệu suất phức tạp và đơn lẻ hoặc yêu cầu hiệu suất cực cao, giúp CPU xử lý những phần linh hoạt và đa dạng hơn. Trên chuỗi Ethereum, có hai vấn đề nghiêm trọng cản trở sự phát triển ứng dụng:

1. Chi phí Gas cao đã hạn chế phạm vi phát triển của các ứng dụng trên chuỗi. Hầu hết mã hợp đồng chỉ được viết xung quanh các hoạt động tài sản, các thao tác phức tạp cần nhiều Gas, điều này gây trở ngại nghiêm trọng cho việc áp dụng rộng rãi các ứng dụng và người dùng.

2. Hợp đồng thông minh chỉ có thể truy cập dữ liệu của 256 khối gần đây. Các bản nâng cấp trong tương lai có thể dẫn đến việc các nút đầy đủ không còn lưu trữ dữ liệu của các khối trong quá khứ, sự thiếu hụt dữ liệu đã hạn chế sự xuất hiện của các ứng dụng đổi mới dựa trên dữ liệu.

Điều này cho thấy rằng tính toán và dữ liệu đã hạn chế sự xuất hiện của các mô hình tính toán mới. Chuỗi khối Ethereum bản thân nó không được thiết kế để xử lý khối lượng lớn các tác vụ tính toán và dữ liệu nặng. Để tương thích với những ứng dụng này, cần phải giới thiệu các bộ xử lý đồng. Chuỗi Ethereum tự nó giống như CPU, còn bộ xử lý đồng tương tự như GPU, chuỗi xử lý dữ liệu và hoạt động của tài sản đơn giản, trong khi ứng dụng có thể sử dụng các bộ xử lý đồng một cách linh hoạt để sử dụng dữ liệu hoặc tài nguyên tính toán. Để đảm bảo tính tin cậy của tính toán ngoài chuỗi, hầu hết các bộ xử lý đồng được phát triển dựa trên công nghệ ZK.

Ranh giới ứng dụng của bộ đồng xử lý ZK rất rộng, có thể bao trùm bất kỳ kịch bản dapp thật nào, như mạng xã hội, trò chơi, DeFi, hệ thống quản lý rủi ro, oracle, lưu trữ dữ liệu, huấn luyện và suy diễn mô hình lớn, v.v. Về lý thuyết, những gì ứng dụng Web2 có thể làm, với bộ đồng xử lý ZK, đều có thể được thực hiện trong Web3, và có Ethereum như lớp thanh toán cuối cùng để bảo vệ tính an toàn của ứng dụng.

Hiện tại, các dự án hợp tác xử lý nổi bật trong ngành chủ yếu được chia thành ba loại: chỉ mục dữ liệu trên chuỗi, oracle và ZKML. Dự án General-ZKM bao gồm ba lĩnh vực ứng dụng lớn này. Các dự án khác nhau chạy các máy ảo ngoài chuỗi khác nhau, chẳng hạn như Delphinus tập trung vào zkWASM, Risc Zero tập trung vào kiến trúc Risc-V.

Kiến trúc công nghệ dự án xử lý song song chủ đạo

Risc Zero

Bộ đồng xử lý ZK của Risc Zero có tên là Bonsai, là một bộ thành phần chứng minh không biết liên quan đến chuỗi. Mục tiêu của nó là trở thành một bộ đồng xử lý đa năng, dựa trên kiến trúc tập lệnh Risc-V, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình. Các chức năng chính bao gồm:

1. zkVM tổng quát, có thể chạy bất kỳ máy ảo nào trong môi trường không có kiến thức.
2. Hệ thống sinh chứng ZK có thể tích hợp vào bất kỳ hợp đồng thông minh hoặc chuỗi nào
3. Rollup tổng quát, phân phối tính toán đã được chứng minh trên Bonsai lên chuỗi.

Các thành phần chính bao gồm:

• Mạng chứng minh: Chấp nhận và tạo ra bằng chứng ZK
• Request Pool: Lưu trữ yêu cầu chứng minh của người dùng
• Công cụ Rollup: Thu thập và đóng gói kết quả chứng minh để tải lên mạng chính.
• Image Hub: Nền tảng phát triển trực quan, lưu trữ hàm và ứng dụng
• State Store: Lưu trữ trạng thái ngoài chuỗi
• Thị Trường Chứng Minh: Thị Trường Tính Toán ZK

Lagrange

Mục tiêu của Lagrange là xây dựng bộ đồng xử lý và cơ sở dữ liệu có thể xác minh, bao gồm dữ liệu lịch sử trên blockchain, để phát triển các ứng dụng không cần tin cậy. Chức năng chính:

1. Cơ sở dữ liệu có thể xác minh: Trạng thái hợp đồng thông minh trên chuỗi chỉ mục
2. Tính toán theo nguyên tắc MapReduce: sử dụng tách dữ liệu và tính toán song song

Thiết kế cơ sở dữ liệu liên quan đến ba phần: dữ liệu lưu trữ hợp đồng, dữ liệu trạng thái EOA và dữ liệu khối. Sử dụng công nghệ chứng minh đệ quy SNARK/STARK.

Tính toán của máy ảo ZKMR bao gồm hai bước là Map và Reduce, có thể kết hợp các chứng minh của các phép tính nhỏ thành chứng minh của toàn bộ phép tính, hiệu quả mở rộng cho các phép tính phức tạp quy mô lớn.

Quy trình thực hiện:

1. Các hợp đồng nhà phát triển được đăng ký và gửi yêu cầu chứng minh tại Lagrange
2. Lagrange phân tích yêu cầu thành các nhiệm vụ nhỏ song song để phân phối cho người chứng minh.
3. Mạng chứng minh được đảm bảo an ninh bởi công nghệ Restaking của EigenLayer

Ngắn gọn

Mục tiêu của Succinct Network là tích hợp các sự kiện có thể lập trình vào các phần khác nhau của phát triển blockchain. Đặc điểm của nó là:

• Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình
• Hoàn thành chỉ mục dữ liệu chuỗi mục tiêu
• Chứng minh thị trường tương thích với các hệ thống chứng minh khác nhau

ZKVM ngoài chuỗi được gọi là SP(Succinct Processor), các đặc điểm chính:

1. Công nghệ chứng minh đệ quy dựa trên STARKs
2. Hỗ trợ bộ bao bọc từ SNARKs đến STARKs
3. Kiến trúc zkVM tập trung vào tiền biên dịch

So sánh dự án đồng xử lý

So sánh chiều kích:

1. Khả năng chỉ mục/dữ liệu đồng bộ
2. Công nghệ ZK được áp dụng
3. Có hỗ trợ chứng minh đệ quy không
4. Thiết kế hệ thống chứng minh
5. Tình hình hợp tác sinh thái
6. Hỗ trợ tài chính và VC

Nhìn chung, các dự án có xu hướng tương đồng về công nghệ, như đều sử dụng các bộ bao bọc từ STARKs đến SNARKs, hỗ trợ đệ quy, xây dựng mạng chứng nhận, v.v. Dưới những con đường công nghệ tương tự, khả năng của đội ngũ và nguồn lực hỗ trợ phía sau có thể trở thành điểm khác biệt quan trọng.

Sự khác biệt và giống nhau giữa bộ đồng xử lý và Layer2

Khác với Layer2, bộ đồng xử lý hướng đến ứng dụng chứ không phải người dùng. Bộ đồng xử lý có thể hoạt động như một thành phần tăng tốc hoặc thành phần mô-đun, các tình huống ứng dụng bao gồm:

1. Là thành phần máy ảo ngoài chuỗi của ZK Layer2
2. Tải sức mạnh tính toán ngoài chuỗi của ứng dụng chuỗi công khai
3. Oracle dữ liệu có thể xác minh qua chuỗi
4. Truyền tin qua cầu liên chuỗi

Bộ xử lý đồng xử lý mang đến tiềm năng đồng bộ dữ liệu theo thời gian thực trên toàn chuỗi và tính toán tin cậy hiệu suất cao với chi phí thấp, có thể tái cấu trúc nhiều phần mềm trung gian của blockchain.

Thách thức mà bộ xử lý đồng xử lý phải đối mặt

1. Độ khó phát triển cao, đường cong học tập công nghệ dốc.
2. Giai đoạn đầu của đường đua, tối ưu hóa hiệu suất phức tạp
3. Cơ sở hạ tầng như phần cứng vẫn chưa phát triển.
4. Con đường công nghệ tương tự, khó có bước đột phá dẫn đầu.

Tóm tắt và triển vọng

Bộ đồng xử lý ZK mang đến một mô hình mới cho Web3 với câu châm ngôn "Đừng tin, hãy xác minh nó". Ứng dụng của nó rất rộng, lý thuyết có thể thực hiện bất kỳ ứng dụng Web2 nào. Hai chỉ số chính cho việc "áp dụng quy mô lớn" của bộ đồng xử lý ZK là cơ sở dữ liệu có thể chứng minh theo thời gian thực trên toàn chuỗi và tính toán ngoài chuỗi với chi phí thấp.

Việc triển khai chip ZK là điều kiện tiên quyết cho việc thương mại hóa quy mô lớn của bộ đồng xử lý. Dự kiến trong vòng chu kỳ tiếp theo, chuỗi công nghiệp ZK sẽ thực hiện thương mại hóa, hiện tại là thời điểm then chốt để xây dựng công nghệ có khả năng hỗ trợ 1 tỷ người dùng tương tác trên chuỗi.