Pada konferensi Devcon baru-baru ini, Justin Drake, anggota inti dari Yayasan Ethereum, memperkenalkan proposal Beam Chain, yang bertujuan untuk meningkatkan lapisan konsensus Ethereum melalui teknologi zkSNARK dan zkVM untuk meningkatkan skalabilitas, keamanan, dan efisiensi jaringan. Visi ini sekali lagi menarik perhatian pada pentingnya zkVM. Sebagai mesin virtual zero-knowledge serbaguna, zkVM dapat menangani komputasi kompleks dengan cara yang lebih fleksibel dan efisien, sambil menghilangkan ketergantungan pada logika kontrak pintar tradisional.

Didorong oleh tren ini, proyek-proyek seperti RISC Zero, Succinct, dan Cysic dipandang sebagai pemain kunci dalam mendorong inovasi di bidang ini. Di antara mereka, RISC Zero, dengan zkVM-nya berbasis arsitektur RISC-V, telah mengembangkan serangkaian alat sumber terbuka, termasuk Zeth, Kailua, dan Bonsai. Alat-alat ini tidak hanya meningkatkan validasi blockchain dan kinerja rollup tetapi juga memberikan dukungan teknis untuk peningkatan ZK Ethereum.

Matriks Produk Ekosistem RISC zkVM: Dari Teknologi Inti hingga Aplikasi Skenario

RISC Zero adalah implementasi zkVM berdasarkan arsitektur set instruksi RISC-V. Sebagai platform komputasi zero-knowledge umum, itu mendukung beberapa bahasa pemrograman utama, seperti Rust dan C++, dan dapat menjalankan hampir setiap tugas komputasi. Dibandingkan dengan platform teknologi zero-knowledge lainnya, prover dan verifier RISC Zero sepenuhnya open-source, memungkinkan pengembang untuk menghasilkan dan memverifikasi bukti secara lokal. Selain itu, verifier RISC Zero kompatibel dengan beberapa platform, beradaptasi dengan berbagai ekosistem blockchain dan menyederhanakan proses pengembangan aplikasi terdesentralisasi.

Pada bulan Juni tahun ini, RISC Zero merilis zkVM 1.0. Versi ini tidak hanya mendukung bahasa-bahasa yang beragam dan tugas-tugas komputasi yang kompleks, tetapi juga menggunakan teknologi Continuations untuk membagi perhitungan skala besar menjadi segmen-segmen yang lebih kecil, memungkinkan komputasi dan verifikasi paralel yang efisien. Menurut roadmap, RISC Zero berencana mencapai peningkatan kinerja dan biaya zkVM sebesar 20x pada akhir tahun 2024. Optimisasi termasuk memigrasi proses bukti sepenuhnya ke GPU (80% telah selesai), memperkenalkan desain rangkaian RISC-V v2 baru, dan melakukan optimisasi yang ditargetkan untuk rangkaian rekursif. Pada saat yang sama, RISC Zero sedang mengintegrasikan serangkaian modul akselerasi untuk algoritma-algoritma seperti RSA, Keccak, dan ECDSA untuk meningkatkan kinerja tugas-tugas terkait Ethereum dan operasi kriptografi.

Di sekitar kemampuan inti zkVM, RISC Zero juga telah mengembangkan serangkaian alat dan produk sumber terbuka. Misalnya, dengan jaringan Bonsai, pengembang dapat menghasilkan bukti pengetahuan nol tanpa perangkat keras khusus; alat Steel memungkinkan perpindahan komputasi EVM kompleks ke lingkungan di luar rantai sambil mempertahankan hasil yang dapat diverifikasi, sehingga mengurangi biaya eksekusi di rantai; dan Blobstream Zero menjembatani lapisan ketersediaan data Celestia, menawarkan lebih banyak kemungkinan untuk berbagi dan validasi data dalam ekosistem blockchain modular.

Zeth: Membuktikan Konstruksi Benar Seluruh Blok Ethereum

Zeth, sebuah pembuktian blok Ethereum zero-knowledge open-source yang dikembangkan oleh RISC Zero berdasarkan teknologi zkVM-nya, dapat memvalidasi validitas blok Ethereum melalui bukti zero-knowledge tanpa mengandalkan validator tradisional atau komite sinkronisasi. RISC Zero mendefinisikan Zeth sebagai zkEVM Tipe-0, yang sepenuhnya kompatibel dengan protokol Ethereum dan meningkatkan efisiensi pengembangan melalui penggunaan kode kembali.

Dalam artikelnya "Berbagai Jenis zk-EVMsKategori zkEVM yang dikategorikan oleh salah satu pendiri Ethereum, Vitalik Buterin, terdiri dari empat jenis: Tipe-1 bertujuan untuk kesetaraan yang lengkap dan tak kompromi dengan Ethereum; Tipe-2 mencari kesetaraan penuh dengan EVM tetapi tidak dengan Ethereum secara keseluruhan; Tipe-3 hampir setara dengan EVM; dan Tipe-4 benar-benar tidak kompatibel dengan Ethereum.

Berkat kinerja tinggi zkVM RISC Zero, Zeth dapat menyelesaikan verifikasi blok Ethereum dalam beberapa menit saja. Data uji menunjukkan bahwa Zeth dapat menghasilkan bukti blok dengan kecepatan 1,1 MHz, dan dengan memanfaatkan fitur "lanjutan" untuk memperluas klaster GPU, kecepatan dapat ditingkatkan menjadi antara 4,7 MHz dan 6,3 MHz. Optimisasi kinerja ini juga mengurangi biaya penghasilan bukti. Menurut uji coba, biaya pembuatan bukti untuk blok yang berisi 182 transaksi hanya sebesar $21,72, dengan biaya per transaksi sekitar $0,11.

Dalam mengembangkan Zeth, tim RISC Zero memanfaatkan sepenuhnya komponen-komponen dari ekosistem Rust, seperti revm, ethers, dan alloy, sehingga memungkinkan pengembang untuk dengan cepat mengimplementasikan fungsi bukti blok dan menerapkannya dalam berbagai skenario. Desain ini memberikan fleksibilitas lebih kepada pengembang, memungkinkan mereka untuk menyesuaikan logika konstruksi blok dan beradaptasi dengan proposal perbaikan Ethereum di masa depan.

Pada lapisan aplikasi, Zeth menawarkan solusi yang efisien untuk zk Rollups, klien ringan, dan jembatan antar-rantai. Konstruksi zk Rollups dan zkEVM tradisional membutuhkan waktu dan pendanaan yang signifikan, yang dapat menghalangi tim kecil. Namun, Zeth, berdasarkan arsitektur zkVM modularnya, memungkinkan pengembang untuk dengan mudah menyesuaikan logika verifikasi blok. Sebagai contoh:

• zk Rollup: Zeth memungkinkan pembangkitan bukti blok yang cepat, mempersingkat siklus pengembangan dan mengurangi kebutuhan pendanaan untuk zk Rollups.
• Klien Ringan: Zeth memungkinkan verifikasi keabsahan blok tanpa perlu membangun ulang blok, sehingga mengurangi biaya operasional.
• Jembatan Cross-Chain: Zeth menggunakan ZKP untuk memverifikasi kebenaran data cross-chain tanpa bocor informasi on-chain yang sensitif, mengurangi ketergantungan pada kepercayaan pihak ketiga dan meminimalkan risiko serangan cross-chain.

Pada bulan Mei tahun ini, Zeth berhasil diperluasuntuk mendukung mengekstrak data blok Optimism dari Ethereum mainnet dan menghasilkan ZKP untuk memverifikasi kebenaran blok, juga mendukung verifikasi on-chain. Ini berarti bahwa dengan Zeth, Optimism dapat memverifikasi transaksi dengan lebih efisien dan menyelesaikan sengketa transaksi.

Bonsai: Memungkinkan Pengembang untuk Menghasilkan Bukti Tanpa Menggunakan Hardware Mereka Sendiri

Bonsai adalah layanan bukti jarak jauh yang dirancang khusus untuk aplikasi zkVM, memungkinkan pengembang untuk menghasilkan bukti tanpa menggunakan perangkat keras mereka sendiri, sehingga menyelesaikan dilema sumber daya komputasi on-chain yang terbatas dan biaya tinggi. Dengan Bonsai, pengembang hanya perlu mendefinisikan aplikasi zkVM dan data masukan yang akan dieksekusi, dan Bonsai akan menangani komputasi di latar belakang dan menghasilkan bukti zero-knowledge yang sesuai. Proses ini tidak memerlukan penempatan perangkat keras tambahan dari para pengembang. Selain itu, Bonsai memanfaatkan klaster GPU besar untuk mendukung pemrosesan paralel dari beberapa tugas komputasi. Selain itu, Bonsai menyediakan antarmuka API dan SDK yang mudah digunakan, memungkinkan pengembang untuk dengan mudah mengintegrasikannya ke dalam sistem yang ada, lebih mengurangi kompleksitas pengembangan.

Berbasis pada layanan bukti jarak jauh ini, RISC Zero meluncurkan alat sumber terbuka Bonsai Pay, yang menggabungkan otentikasi OAuth2.0 dan teknologi ZKP, memungkinkan pengguna untuk mengirim atau menerima token pada jaringan Ethereum menggunakan akun Google mereka. Misalnya, ketika Alice ingin mentransfer dana ke Bob, dia dapat memasukkan email Google Bob dan jumlah transfer melalui Bonsai Pay. Bob kemudian masuk ke Bonsai Pay dan memasukkan alamat emailnya untuk menyelesaikan otentikasi akun Google. Bonsai Pay menggunakan OAuth 2.0 untuk menghasilkan token otorisasi, membuktikan bahwa Bob memang pemilik alamat email tersebut. Bonsai Pay kemudian memanggil layanan bukti Bonsai untuk menghasilkan bukti pengetahuan nol, menunjukkan bahwa akun Google Bob terkait dengan alamat dompetnya. Setelah kontrak pintar memverifikasi bukti tersebut, itu membuka kunci dana dan mentransfernya ke alamat dompet Bob.

Sepanjang proses ini, Bonsai Pay menggunakan teknologi ZKP untuk memverifikasi fakta bahwa “akun Google Bob terhubung dengan alamat dompetnya” sambil menghindari bocornya informasi spesifik akun Google.

Aplikasi penting lain dari Bonsai adalah co-processor Bonsai ZK (ZK Co-processor). Ini menggunakan teknologi bukti pengetahuan nol untuk mentransfer tugas komputasi kompleks dari rantai ke luar rantai, dan menghasilkan bukti yang tahan manipulasi untuk memastikan kebenaran hasil. Pada saat yang sama, penyebaran coprocessor Bonsai juga sangat sederhana. Pengembang hanya perlu menulis aplikasi zkVM untuk memproses logika, dan memanggil Bonsai melalui kontrak Solidity yang sederhana untuk menjalankan perhitungan dan memverifikasi hasilnya. Sepanjang proses tersebut, Layanan Bukti Bonsai bertanggung jawab untuk menghasilkan bukti pengetahuan nol luar rantai yang dapat diverifikasi di dalam rantai.

Bonsai ZK Co-processor cocok untuk aplikasi on-chain yang membutuhkan performa tinggi dan biaya rendah. Misalnya, dalam DAO governance, dapat memindahkan komputasi voting kompleks ke off-chain, secara signifikan mengurangi biaya Gas on-chain. Bonsai DAO Governor, melalui co-processor, mengurangi biaya Gas per voting lebih dari 50%, secara efektif meningkatkan efisiensi governance dan menurunkan ambang partisipasi.

Tanpa batas: Lapisan Komputasi Verifiable

Dalam arsitektur blockchain tradisional, untuk memastikan validitas transaksi, setiap node harus menjalankan semua perhitungan untuk setiap transaksi secara redundan. Meskipun model "global re-execution" ini memastikan keamanan dan konsistensi, namun juga menghasilkan biaya komputasi yang sangat tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, RISC Zero memperkenalkan Boundless, yang memungkinkan satu node untuk menyelesaikan perhitungan dan menghasilkan bukti zero-knowledge yang dapat diverifikasi. Node lain hanya perlu memverifikasi bukti untuk mengkonfirmasi hasilnya, menghilangkan kebutuhan untuk mengeksekusi ulang perhitungan.

Boundless menyederhanakan proses verifikasi melalui teknologi komposisi rekursif. Ini menggabungkan beberapa bukti kekurangtahuan kecil ke dalam satu bukti keseluruhan, sehingga pemeriksa hanya perlu memeriksa satu bukti total, daripada memverifikasi setiap bukti dari semua tahap secara individual. Untuk lebih mengoptimalkan efisiensi pembangkitan bukti kekurangtahuan, Boundless termasuk sirkuit akselerasi kriptografi khusus, meningkatkan efisiensi tugas umum seperti perhitungan hash dan verifikasi tanda tangan digital.

Selain itu, pengembang yang menggunakan Boundless tidak perlu benar-benar memahami teknologi zero-knowledge. Mereka hanya perlu menulis aplikasi menggunakan bahasa pemrograman yang sudah dikenal, seperti Rust atau Solidity. Saat ini, Boundless dapat diakses secara gratis oleh para pengembang, memungkinkan mereka untuk dengan cepat membangun dan mendeploy aplikasi zero-knowledge pada blockchain mana pun tanpa harus memigrasikan sistem yang sudah ada atau memperbarui kontrak verifikasi.

Blobstream Zero: Jembatan Cross-Chain Berbasis zkVM untuk Validasi Data Cross-Chain yang Disederhanakan

Blobstream Zero adalah jembatan lintas rantai berbasis zkVM yang diluncurkan oleh RISC Zero bekerja sama dengan Celestia, yang dirancang untuk menghubungkan lapisan ketersediaan data Celestia dengan ekosistem blockchain modular yang ada dengan lancar. Dengan berbagi dan memvalidasi data di Celestia, Blobstream Zero memfasilitasi transfer data dan validasi yang lebih mudah antara blockchain.

Sebagai produk publik sumber terbuka sepenuhnya, Blobstream Zero memungkinkan setiap proyek atau pengembang untuk menjalankan instansi lokal dan menghasilkan bukti nol pengetahuan. Selain itu, Blobstream Zero mendukung ZK co-processor. ZK co-processor pada dasarnya adalah alat komputasi di luar rantai yang memerlukan data yang dapat diandalkan untuk melakukan perhitungan. Blobstream Zero dapat mengambil data dari blockchain seperti Celestia dan, dengan menghasilkan bukti ZK, dapat memverifikasi keandalan data yang ditransmisikan.

Steel: Paradigma Baru untuk Eksekusi di Luar Rantai dan Verifikasi di Rantai Pintar Kontrak

Steel adalah alat sumber terbuka yang diluncurkan oleh RISC Zero yang menggunakan teknologi zkVM untuk memungkinkan eksekusi verifikasi di luar rantai dari kontrak pintar. Dengan Steel, pengembang dapat memindahkan operasi EVM dari rantai ke eksekusi di luar rantai, sambil menghasilkan bukti pengetahuan nol untuk memastikan keaslian dan verifikasi hasil komputasi.

Kontrak pintar tradisional memerlukan logika yang seluruhnya dieksekusi on-chain, menyebabkan biaya Gas yang tinggi dan membatasi pengembangan aplikasi kompleks. Mekanisme komputasi off-chain dan verifikasi on-chain dari Steel mengatasi masalah ini. Misalnya, dalam kontrak pintar sederhana yang memeriksa apakah saldo ERC20 dari suatu akun lebih besar dari 1 dan menginkrementasi variabel penghitung, metode tradisional memerlukan logika yang dieksekusi sepenuhnya on-chain. Namun, dengan Steel, komputasi dilakukan secara off-chain, dan bukti pengetahuan nol dibuat. Proses on-chain hanya memerlukan verifikasi bukti, menghilangkan kebutuhan untuk mengeksekusi ulang logika kontrak.

Saat ini, RISC Zero telah merilis Steel 1.0, dan beberapa mitra sudah menggunakan alat tersebut untuk mengembangkan aplikasi. Sebagai contoh, dalam pemrosesan panggilan kontrak sekitar 400.000 operasi SLOAD, Steel memindahkan komputasi ke eksekusi di luar rantai dan kemudian memverifikasi bukti nol pengetahuan yang dihasilkan di rantai. Biaya pembuatan bukti kurang dari $10, dan biaya verifikasi di rantai kurang dari 300.000 Gas.

Kailua: Solusi Hybrid ZK yang Mendorong Inovasi Arsitektur Rollup

Setelah peluncuran Zeth, RISC Zero memperkenalkan Kailua, menyediakan solusi peningkatan untuk Optimistic Rollups melalui pendekatan Hybrid ZK Rollup. Biasanya, Optimistic Rollups tradisional memerlukan periode tantangan selama 7 hari, yang mengakibatkan penyelesaian transaksi yang lebih lambat. Sementara ZK Rollups mencapai penyelesaian yang lebih cepat, generasi terus-menerus dari bukti pengetahuan nol menimbulkan biaya tinggi. Kailua menggabungkan manfaat dari kedua pendekatan tersebut, menyeimbangkan biaya dan efisiensi melalui arsitektur hybrid. Sebagai perluasan dari kerangka kerja Optimism Kona, Kailua mendukung Kona yang tidak dimodifikasi yang berjalan pada zkVM dan memperkenalkan mekanisme penyelesaian sengketa inovatif yang mengurangi persyaratan staking dan meminimalkan penundaan penyelesaian akhir, dengan demikian meningkatkan efisiensi dan kegunaan sistem.

Dalam arsitektur Kailua, mekanisme penyelesaian sengketa mengadopsi desain baru. Pertama, mekanisme ini menghilangkan batasan waktu, memungkinkan validator memiliki waktu yang cukup untuk menghasilkan bukti dalam kejadian gangguan jaringan atau keadaan khusus lainnya, meningkatkan ketahanan sistem. Bahkan dalam kasus ekstrem, arsitektur yang dapat diskalakan RISC Zero zkVM dapat menghasilkan bukti dalam waktu satu jam. Selain itu, fitur validasi on-demand Kailua memungkinkan pengembang untuk mengkonfigurasi frekuensi validasi secara fleksibel, melakukan transisi bertahap ke mode validasi Rollup penuh dengan biaya yang lebih rendah.

Berbeda dengan ZK Rollups, desain Kailua tidak memerlukan pembangkitan bukti yang berkelanjutan. Untuk blok kosong frekuensi rendah atau Rollups dengan kebutuhan kontrak khusus, Kailua menawarkan alternatif yang lebih hemat biaya. Kailua juga secara signifikan mengurangi biaya staking untuk Rollups. Sementara Rollups optimistik tradisional meningkatkan persyaratan staking secara linear ketika periode finalitas memanjang, desain yang dioptimalkan Kailua memperbaiki permintaan staking, menjaga keamanan dan aktivitas dengan biaya lebih rendah bahkan dalam periode yang lebih lama.

Saat ini, Kailua sepenuhnya open source. Pengembang dapat menggunakan alat baris perintahnya untuk mendeploy testnet Optimism lokal dan dengan cepat mengupgrade ke jaringan yang mendukung bukti kesalahan ZK. Kailua juga mendukung simulasi proposal kesalahan, memungkinkan pengembang memahami bagaimana validator menantang keadaan yang salah melalui zkVM, memberikan wawasan yang lebih dalam tentang mekanisme penyelesaian sengketa. Di masa depan, Kailua akan lebih mengoptimalkan biaya dan kinerja, serta mengembangkan dukungan untuk kerangka kerja Rollup lainnya.

Ringkasan

Seperti yang terlihat dari atas, rangkaian produk zkVM dari RISC Zero mendorong perkembangan teknologi bukti nol di berbagai bidang. Zeth dan Kailua berfokus pada mengoptimalkan arsitektur Rollup, meningkatkan efisiensi verifikasi blok dan kecepatan penyelesaian sengketa. Bonsai menyediakan layanan bukti jarak jauh, mengurangi ketergantungan hardware dan biaya operasional, memungkinkan pengembang untuk membangun aplikasi lebih efisien. Blobstream Zero menawarkan verifikasi data cross-chain yang efisien, memberikan dukungan yang handal untuk ekosistem blockchain modular. Selain itu, Steel mengurangi biaya Gas untuk eksekusi smart contract melalui model komputasi off-chain dan validasi on-chain.

Tentu saja, sambil terus meningkatkan rangkaian produk zkVM, RISC Zero juga memajukan inovasi dalam teknologi dasar zkVM. Baru-baru ini, versi RISC Zero zkVM 1.2 dirilis, memperkenalkan metode prakompilasi baru yang memungkinkan pengembang untuk menyebarkan logika yang telah dikompilasi bersama aplikasi, tanpa perlu dibangun ke dalam zkVM itu sendiri. Ini berarti pengembang dapat menambahkan logika baru yang telah dikompilasi sebelumnya tanpa memodifikasi kontrak verifikasi on-chain, berkoordinasi dengan generator bukti, atau membuat perubahan besar pada zkVM untuk mencapai pengoptimalan kinerja. Selanjutnya, dengan mendefinisikan prakompilasi melalui aplikasi, biaya komputasi pembuatan bukti dapat dikurangi. Misalnya, setelah mengintegrasikan prakompilasi RSA, Automata mengurangi siklus eksekusi dari 39 juta menjadi 217.000, memotong biaya sekitar 180 kali lipat.

Dengan optimisasi berkelanjutan teknologi zkVM, potensinya akan secara bertahap muncul di berbagai skenario aplikasi. Namun, untuk sepenuhnya menyalurkan potensi ini, kolaborasi ekosistem dan kinerja aktual dari implementasi teknologi tetap krusial.

Penafian:

1. Artikel ini dicetak ulang dari [Penelitian ChainFeeds)]. Semua hak cipta adalah milik penulis asli [@chainfeeds">Linda Bell]. Jika ada keberatan terhadap cetakan ulang ini, silakan hubungi Gate Belajartim, dan mereka akan menanganinya dengan cepat.
2. Penolakan Tanggung Jawab: Pandangan dan opini yang diungkapkan dalam artikel ini semata-mata milik penulis dan tidak merupakan saran investasi.
3. Tim Gate Learn menerjemahkan artikel tersebut ke dalam bahasa lain. Menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel yang diterjemahkan dilarang kecuali disebutkan.