ZK Co-Processor: Novo Paradigma de Computação Web3
No campo da computação tradicional, os coprocessadores são responsáveis por lidar com outras tarefas complexas para a CPU. Por exemplo, o coprocessador M7 de movimento da Apple, lançado em 2013, melhorou a sensibilidade de movimento dos dispositivos inteligentes, e a GPU proposta pela Nvidia em 2007 é responsável pela renderização gráfica, entre outros. Os coprocessadores aceleram a execução de aplicações da CPU ao descarregar códigos que são intensivos em cálculos e demorados, e essa arquitetura é chamada de "computação heterogênea" ou "computação híbrida."
Os coprocessadores podem descarregar código complexo e com altas exigências de desempenho, permitindo que a CPU lide com partes mais flexíveis e variáveis. Na cadeia do Ethereum, existem dois problemas sérios que impedem o desenvolvimento de aplicações:
As altas taxas de Gas limitam o alcance do desenvolvimento de aplicações na cadeia, a maioria do código dos contratos é escrita apenas em torno de operações de ativos, operações complexas exigem uma grande quantidade de Gas, o que é um sério obstáculo para a adoção em larga escala de aplicações e usuários.
Os contratos inteligentes só podem acessar os dados dos 256 blocos mais recentes, e no futuro, os nós completos não armazenarão mais os dados dos blocos passados, tornando difícil o surgimento de aplicações inovadoras baseadas em dados. Isso limita a construção de aplicações baseadas em dados, como TikTok e Instagram, na blockchain.
Isto indica que o cálculo e os dados limitaram o surgimento de um novo paradigma de computação. A própria blockchain do Ethereum não foi projetada para lidar com tarefas de cálculo intensivo e com grande volume de dados. Para ser compatível com essas aplicações, é necessário introduzir coprocessadores. A cadeia do Ethereum funciona como uma CPU, enquanto os coprocessadores são semelhantes a GPUs; a própria cadeia processa dados e operações de ativos simples, enquanto as aplicações podem utilizar de forma flexível os coprocessadores para cálculos de dados.
A aplicação do ZK co-processador é ampla, cobrindo vários cenários, como redes sociais, jogos, DeFi, gestão de risco, oráculos, armazenamento de dados, e treinamento de grandes modelos. Em teoria, as funcionalidades que as aplicações Web2 conseguem realizar podem ser implementadas na blockchain com o ZK co-processador, podendo ainda utilizar o Ethereum como camada de liquidação para garantir a segurança.
Atualmente, a definição de ZK co-processadores na indústria não é uniforme, como ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, entre outros, que são considerados co-processadores e podem auxiliar na consulta de dados completos na blockchain, dados confiáveis fora da blockchain e resultados de cálculos. Sob essa perspectiva, o Layer2 também pode ser visto como um co-processador do Ethereum.
Visão Geral do Projeto de Co-processador
Os projetos de coprocessadores mais conhecidos atualmente estão principalmente divididos em três grandes cenários de aplicação: indexação de dados on-chain, oráculos e ZKML. O ZKM genérico abrange esses três cenários. As máquinas virtuais off-chain usadas em diferentes projetos também variam, como Delphinus que se concentra em zkWASM e Risc Zero que se concentra na arquitetura Risc-V.
Arquitetura de Tecnologia de Co-processador
A seguir, analisaremos a arquitetura usando o processador ZK genérico como exemplo, focando principalmente nos três projetos: Risc Zero, Lagrange e Succinct:
Risc Zero
O coprocessador ZK da Risc Zero chama-se Bonsai, é um conjunto de componentes de prova de conhecimento zero que não depende da cadeia. Baseado na arquitetura de conjunto de instruções Risc-V, suporta linguagens como Rust, C++, Solidity, Go, entre outras. As principais funcionalidades incluem:
zkVM universal, pode executar qualquer máquina virtual em um ambiente de conhecimento zero/ verificável.
Sistema de geração de provas ZK que pode ser integrado em qualquer contrato inteligente ou cadeia.
Rollup genérico, distribuindo os cálculos comprovados no Bonsai para a cadeia.
O componente Bonsai inclui uma rede de validadores, um pool de solicitações, um motor Rollup, um centro de imagens, armazenamento de estado e um mercado de provas.
Lagrange
Lagrange tem como objetivo construir coprocessadores e bancos de dados verificáveis, que contêm dados históricos da blockchain, facilitando o desenvolvimento de aplicações sem a necessidade de confiança. Principais funcionalidades:
Base de dados verificável: armazenamento de contratos indexados na cadeia, reestruturação do armazenamento, estado e blocos da blockchain.
Cálculo baseado nos princípios do MapReduce: utiliza a separação de dados em múltiplas instâncias para cálculo paralelo, chamado zkMR.
O design de banco de dados envolve o armazenamento de dados do contrato, dados de estado EOA e dados de bloco.
O cálculo da máquina virtual ZKMR de Lagrange é feito em duas etapas:
Mapa: Máquinas distribuídas mapeiam os dados, gerando pares chave-valor.
O objetivo da Succinct Network é integrar fatos programáveis em várias partes do desenvolvimento de blockchain.
Succinct aceita códigos em linguagens especializadas como Solidity e zero-knowledge, passando para o processador off-chain para completar o indexação de dados da cadeia alvo, enviando o pedido de prova para o mercado de provas. Suas características incluem a compatibilidade do mercado de provas com vários sistemas de prova.
O ZKVM off-chain da Succinct é chamado de SP, suporta linguagens LLVM como Rust. As principais características incluem:
Tecnologia de prova recursiva baseada em STARKs
Wrapper de SNARKs para STARKs
Arquitetura zkVM centrada na pré-compilação
Comparar
A comparação dos processadores ZK genéricos baseia-se principalmente nos seguintes pontos:
Problemas de indexação/sincronização de dados
Escolha da tecnologia de base ( SNARKs vs STARKs )
Suporta recursão?
Sistema de Prova
Cooperação Ecológica
Situação de financiamento
Atualmente, os caminhos tecnológicos de vários projetos estão se tornando semelhantes, como o uso de wrappers de STARKs para SNARKs, suporte a recursão, construção de redes de provadores e mercados de computação em nuvem. Em situações de similaridade técnica, os recursos da equipe e a colaboração no ecossistema serão fundamentais.
Semelhanças e Diferenças entre Co-processadores e Layer 2
Os co-processadores são direcionados para aplicações, enquanto o Layer2 é direcionado para os usuários. Os co-processadores podem atuar como componentes de aceleração ou componentes modularizados, com cenários de aplicação que incluem:
Como componente de máquina virtual off-chain de ZK Layer2
Aplicação da cadeia pública descarrega poder de computação para fora da cadeia
Oráculo para aplicações de blockchain pública obter dados verificáveis de outras cadeias
A ponte entre cadeias realiza a transmissão de mensagens
Os coprocessadores trazem o potencial de sincronização de dados em tempo real em toda a cadeia e computação confiável de alto desempenho e baixo custo, permitindo reconfigurar vários intermediários da blockchain.
Desafios enfrentados pelos coprocessadores
A barreira de entrada para desenvolvedores é alta, sendo necessário dominar linguagens e ferramentas específicas.
A pista está em um estágio muito inicial, o desempenho envolve múltiplas dimensões, o padrão não está claro.
A infraestrutura básica, como hardware, ainda não está madura.
Caminhos tecnológicos semelhantes, difícil obter uma vantagem disruptiva, o foco da competição está nos recursos e no ecossistema.
Resumo e Perspectivas
A tecnologia ZK possui uma grande versatilidade, ajudando o ecossistema Ethereum a avançar em direção à descentralização da confiança. O coprocessador ZK é uma ferramenta importante para a implementação da tecnologia ZK, com uma ampla gama de aplicações.
A premissa para a aplicação comercial em larga escala do ZK Co-Processor é a implementação do chip de poder computacional ZK. Espera-se que na próxima fase do ciclo, a cadeia produtiva ZK alcance a comercialização; agora é o período de janela para construir a tecnologia de aplicações em larga escala da próxima geração.
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BitcoinDaddy
· 07-07 21:39
Ainda está longe do web3.
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GweiTooHigh
· 07-06 12:30
As taxas de gas estão muito caras e não há solução.
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ContractExplorer
· 07-04 22:09
Aceleração do desenvolvimento do ETH necessita urgentemente de Poder de computação ZK
O coprocessador ZK abre um novo paradigma de computação Web3, resolvendo os pontos problemáticos do Ethereum.
ZK Co-Processor: Novo Paradigma de Computação Web3
No campo da computação tradicional, os coprocessadores são responsáveis por lidar com outras tarefas complexas para a CPU. Por exemplo, o coprocessador M7 de movimento da Apple, lançado em 2013, melhorou a sensibilidade de movimento dos dispositivos inteligentes, e a GPU proposta pela Nvidia em 2007 é responsável pela renderização gráfica, entre outros. Os coprocessadores aceleram a execução de aplicações da CPU ao descarregar códigos que são intensivos em cálculos e demorados, e essa arquitetura é chamada de "computação heterogênea" ou "computação híbrida."
Os coprocessadores podem descarregar código complexo e com altas exigências de desempenho, permitindo que a CPU lide com partes mais flexíveis e variáveis. Na cadeia do Ethereum, existem dois problemas sérios que impedem o desenvolvimento de aplicações:
As altas taxas de Gas limitam o alcance do desenvolvimento de aplicações na cadeia, a maioria do código dos contratos é escrita apenas em torno de operações de ativos, operações complexas exigem uma grande quantidade de Gas, o que é um sério obstáculo para a adoção em larga escala de aplicações e usuários.
Os contratos inteligentes só podem acessar os dados dos 256 blocos mais recentes, e no futuro, os nós completos não armazenarão mais os dados dos blocos passados, tornando difícil o surgimento de aplicações inovadoras baseadas em dados. Isso limita a construção de aplicações baseadas em dados, como TikTok e Instagram, na blockchain.
Isto indica que o cálculo e os dados limitaram o surgimento de um novo paradigma de computação. A própria blockchain do Ethereum não foi projetada para lidar com tarefas de cálculo intensivo e com grande volume de dados. Para ser compatível com essas aplicações, é necessário introduzir coprocessadores. A cadeia do Ethereum funciona como uma CPU, enquanto os coprocessadores são semelhantes a GPUs; a própria cadeia processa dados e operações de ativos simples, enquanto as aplicações podem utilizar de forma flexível os coprocessadores para cálculos de dados.
A aplicação do ZK co-processador é ampla, cobrindo vários cenários, como redes sociais, jogos, DeFi, gestão de risco, oráculos, armazenamento de dados, e treinamento de grandes modelos. Em teoria, as funcionalidades que as aplicações Web2 conseguem realizar podem ser implementadas na blockchain com o ZK co-processador, podendo ainda utilizar o Ethereum como camada de liquidação para garantir a segurança.
Atualmente, a definição de ZK co-processadores na indústria não é uniforme, como ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, entre outros, que são considerados co-processadores e podem auxiliar na consulta de dados completos na blockchain, dados confiáveis fora da blockchain e resultados de cálculos. Sob essa perspectiva, o Layer2 também pode ser visto como um co-processador do Ethereum.
Visão Geral do Projeto de Co-processador
Os projetos de coprocessadores mais conhecidos atualmente estão principalmente divididos em três grandes cenários de aplicação: indexação de dados on-chain, oráculos e ZKML. O ZKM genérico abrange esses três cenários. As máquinas virtuais off-chain usadas em diferentes projetos também variam, como Delphinus que se concentra em zkWASM e Risc Zero que se concentra na arquitetura Risc-V.
Arquitetura de Tecnologia de Co-processador
A seguir, analisaremos a arquitetura usando o processador ZK genérico como exemplo, focando principalmente nos três projetos: Risc Zero, Lagrange e Succinct:
Risc Zero
O coprocessador ZK da Risc Zero chama-se Bonsai, é um conjunto de componentes de prova de conhecimento zero que não depende da cadeia. Baseado na arquitetura de conjunto de instruções Risc-V, suporta linguagens como Rust, C++, Solidity, Go, entre outras. As principais funcionalidades incluem:
zkVM universal, pode executar qualquer máquina virtual em um ambiente de conhecimento zero/ verificável.
Sistema de geração de provas ZK que pode ser integrado em qualquer contrato inteligente ou cadeia.
Rollup genérico, distribuindo os cálculos comprovados no Bonsai para a cadeia.
O componente Bonsai inclui uma rede de validadores, um pool de solicitações, um motor Rollup, um centro de imagens, armazenamento de estado e um mercado de provas.
Lagrange
Lagrange tem como objetivo construir coprocessadores e bancos de dados verificáveis, que contêm dados históricos da blockchain, facilitando o desenvolvimento de aplicações sem a necessidade de confiança. Principais funcionalidades:
Base de dados verificável: armazenamento de contratos indexados na cadeia, reestruturação do armazenamento, estado e blocos da blockchain.
Cálculo baseado nos princípios do MapReduce: utiliza a separação de dados em múltiplas instâncias para cálculo paralelo, chamado zkMR.
O design de banco de dados envolve o armazenamento de dados do contrato, dados de estado EOA e dados de bloco.
O cálculo da máquina virtual ZKMR de Lagrange é feito em duas etapas:
Succinto
O objetivo da Succinct Network é integrar fatos programáveis em várias partes do desenvolvimento de blockchain.
Succinct aceita códigos em linguagens especializadas como Solidity e zero-knowledge, passando para o processador off-chain para completar o indexação de dados da cadeia alvo, enviando o pedido de prova para o mercado de provas. Suas características incluem a compatibilidade do mercado de provas com vários sistemas de prova.
O ZKVM off-chain da Succinct é chamado de SP, suporta linguagens LLVM como Rust. As principais características incluem:
Comparar
A comparação dos processadores ZK genéricos baseia-se principalmente nos seguintes pontos:
Atualmente, os caminhos tecnológicos de vários projetos estão se tornando semelhantes, como o uso de wrappers de STARKs para SNARKs, suporte a recursão, construção de redes de provadores e mercados de computação em nuvem. Em situações de similaridade técnica, os recursos da equipe e a colaboração no ecossistema serão fundamentais.
Semelhanças e Diferenças entre Co-processadores e Layer 2
Os co-processadores são direcionados para aplicações, enquanto o Layer2 é direcionado para os usuários. Os co-processadores podem atuar como componentes de aceleração ou componentes modularizados, com cenários de aplicação que incluem:
Os coprocessadores trazem o potencial de sincronização de dados em tempo real em toda a cadeia e computação confiável de alto desempenho e baixo custo, permitindo reconfigurar vários intermediários da blockchain.
Desafios enfrentados pelos coprocessadores
Resumo e Perspectivas
A tecnologia ZK possui uma grande versatilidade, ajudando o ecossistema Ethereum a avançar em direção à descentralização da confiança. O coprocessador ZK é uma ferramenta importante para a implementação da tecnologia ZK, com uma ampla gama de aplicações.
A premissa para a aplicação comercial em larga escala do ZK Co-Processor é a implementação do chip de poder computacional ZK. Espera-se que na próxima fase do ciclo, a cadeia produtiva ZK alcance a comercialização; agora é o período de janela para construir a tecnologia de aplicações em larga escala da próxima geração.