في مؤتمر ديفكون الأخير، قدم جاستن دريك، عضو أساسي في مؤسسة إثيريوم، مقترح سلسلة الشعاع، بهدف ترقية طبقة الاتفاق في إثيريوم من خلال تقنيات zkSNARK و zkVM لتعزيز قدرة الشبكة على التوسع والأمان والكفاءة. لقد جلبت هذه الرؤية مرة أخرى الاهتمام إلى أهمية zkVM. بصفتها آلة افتراضية للمعرفة الصفرية متعددة الأغراض، يمكن لـ zkVM التعامل مع الحسابات المعقدة بطريقة أكثر مرونة وكفاءة، مع القضاء على الاعتماد على منطق العقد الذكي التقليدي.

مدفوعة باتجاه هذه الاتجاه، يُعتبر مشاريع مثل RISC Zero و Succinct و Cysic من اللاعبين الرئيسيين في دفع الابتكار في هذا المجال. من بينها، فقد طوّر RISC Zero، مع zkVM القائم على تركيبة RISC-V، سلسلة من الأدوات مفتوحة المصدر، بما في ذلك Zeth و Kailua و Bonsai. هذه الأدوات لا تحسن فقط التحقق من صحة سلسلة الكتل وأداء اللف، ولكنها توفر أيضًا الدعم الفني لترقية Ethereum ZK.

مصفوفة منتجات RISC zkVM للبيئة النظامية: من التكنولوجيا الأساسية إلى تطبيقات السيناريو

RISC Zero هو تنفيذ لـ zkVM استنادًا إلى مجموعة تعليمات RISC-V. كمنصة عامة للحوسبة بدون معرفة، فهي تدعم لغات البرمجة الرئيسية المتعددة مثل Rust و C++ ويمكنها تشغيل أي مهمة حسابية تقريبًا. بالمقارنة مع منصات التقنية الأخرى بدون معرفة، فإن حاملات ومحققات RISC Zero هي مفتوحة المصدر بالكامل، مما يسمح للمطورين بإنشاء والتحقق من الأدلة محليًا. بالإضافة إلى ذلك، محقق RISC Zero متوافق مع منصات متعددة، مما يتكيف مع الأنظمة البيئية المختلفة للبلوكشين ويبسط عملية تطوير التطبيقات المتمركزة.

في يونيو من هذا العام، أصدر RISC Zero zkVM 1.0. هذا الإصدار لا يدعم فقط لغات متعددة ومهام حسابية معقدة، ولكنه يستخدم أيضًا تقنية Continuations لتقسيم الحوسبات ذات المقياس الكبير إلى قطاعات أصغر، مما يتيح الحساب والتحقق المتوازي الفعال. وفقًا لخارطة الطريق، يخطط RISC Zero لتحقيق تحسين بنسبة 20 مرة في أداء zkVM وتكلفته بحلول نهاية عام 2024. تشمل تحسينات نقل عملية البرهان بالكامل إلى وحدات معالجة الرسومات (80% منها تم الانتهاء منها)، وإدخال تصميمات دوائر RISC-V v2 جديدة، وتنفيذ تحسينات مستهدفة للدوائر العاكسة. في الوقت نفسه، يقوم RISC Zero بدمج سلسلة من وحدات التسريع لخوارزميات مثل RSA و Keccak و ECDSA لتحسين أداء المهام المتعلقة بـ Ethereum والعمليات التشفيرية.

حول إمكانيات جوهر zkVM ، طور RISC Zero أيضًا سلسلة من الأدوات والمنتجات مفتوحة المصدر. على سبيل المثال ، باستخدام شبكة Bonsai ، يمكن للمطورين إنشاء دلائل المعرفة الصفرية دون الحاجة إلى أجهزة مخصصة ؛ يسمح أداة Steel بنقل عمليات الحساب EVM المعقدة إلى بيئات خارج السلسلة مع الحفاظ على النتائج التي يمكن التحقق منها ، وبالتالي تقليل تكاليف تنفيذ السلسلة ؛ ويعمل Blobstream Zero على ربط طبقة توافر البيانات Celestia ، مما يوفر المزيد من الإمكانيات لمشاركة البيانات والتحقق ضمن النظام البيني القابل للتعديل للبلوكشين.

Zeth: إثبات البناء الصحيح لكتل Ethereum بأكملها

يمكن ل Zeth ، وهو برنامج مفتوح المصدر لكتلة Ethereum صفر المعرفة تم تطويره بواسطة RISC Zero استنادا إلى تقنية zkVM الخاصة به ، التحقق من صحة كتل Ethereum من خلال براهين المعرفة الصفرية دون الاعتماد على المدققين التقليديين أو لجان المزامنة. يعرف RISC Zero Zeth بأنه نوع 0 zkEVM ، وهو متوافق تماما مع بروتوكول Ethereum ويحسن كفاءة التطوير من خلال إعادة استخدام الكود.

في مقاله “أنواع مختلفة من zk-EVMsفي تصنيفه لـ zkEVMs ، قسّم مؤسس إثيريوم فيتاليك بوتيرينها إلى أربعة أنواع: النوع 1 يهدف إلى التوافق الكامل واللاجتثاث مع إثيريوم؛ النوع 2 يسعى للتوافق الكامل مع EVM وليس مع إثيريوم بشكل عام؛ النوع 3 يكاد يكون مكافئًا لـ EVM ؛ والنوع 4 غير متوافق تمامًا مع إثيريوم.

بفضل الأداء العالي لـ zkVM في RISC Zero، يمكن لـ Zeth إكمال تحقق كتلة Ethereum في بضع دقائق فقط. تظهر بيانات الاختبار أن Zeth يمكنه إنشاء دلائل الكتلة بسرعة تصل إلى 1.1 ميغاهرتز، ومن خلال استغلال ميزة "الاستمراريات" لتوسيع مجموعات الوحدات المركزية، يمكن زيادة السرعة إلى ما بين 4.7 ميغاهرتز و 6.3 ميغاهرتز. تحسين أداء هذا يقلل أيضًا من تكلفة إنشاء الدليل. ووفقًا للاختبارات، تبلغ تكلفة إنشاء دليل لكتلة تحتوي على 182 معاملة فقط 21.72 دولار، مع تكلفة لكل معاملة تقريبًا 0.11 دولار.

في تطوير Zeth، قام فريق RISC Zero باستخدام جميع مكونات نظام Rust مثل revm و ethers و alloy بشكل كامل، مما يتيح للمطورين تنفيذ وظيفة إثبات الكتل بسرعة وتطبيقها في مختلف السيناريوهات. يوفر هذا التصميم للمطورين مزيدًا من المرونة، مما يتيح لهم ضبط منطق بناء الكتل والتكيف مع مقترحات تحسين إثيريوم المستقبلية.

في طبقة التطبيق، تقدم Zeth حلولاً فعالة لـ zk Rollups والعملاء الخفيفة والجسور عبر السلاسل. تتطلب البناء التقليدي لـ zk Rollups و zkEVM وقتًا وتمويلًا كبيرًا، مما قد يثير اعتراض الفرق الصغيرة. ومع ذلك، يسمح Zeth، استنادًا إلى توجيه zkVM المعماري القابل للتخصيص بسهولة للمطورين بتخصيص منطق التحقق من الكتل. على سبيل المثال:

• zk Rollup: Zeth يتيح توليد إثبات كتلة سريع، مما يقصر دورات التطوير ويقلل من متطلبات التمويل لـ zk Rollups.
• العملاء الخفيفين: يسمح لـ Zeth التحقق من صحة الكتلة دون الحاجة إلى إعادة بناء الكتلة، مما يقلل تكاليف التشغيل.
• جسور الشبكات المتقاطعة: يستخدم Zeth ZKP للتحقق من صحة بيانات الشبكات المتقاطعة دون تسريب معلومات حساسة على الشبكة، وبذلك يقلل الاعتماد على الثقة بالأطراف الثالثة ويقلل من مخاطر الهجمات على الشبكات المتقاطعة.

في مايو من هذا العام، نجح زيت فيموسّعلدعم استخراج بيانات كتل Optimism من شبكة Ethereum الرئيسية وإنشاء ZKPs للتحقق من صحة الكتلة، كما يدعم التحقق على السلسلة. وهذا يعني أنه باستخدام Zeth، يمكن لـ Optimism التحقق من المعاملات بشكل أكثر كفاءة وحل النزاعات المتعلقة بالمعاملات.

بونساي: تمكين المطورين من إنشاء الأدلة دون استخدام الأجهزة الخاصة بهم

Bonsai هي خدمة إثبات عن بعد مصممة خصيصا لتطبيقات zkVM ، مما يسمح للمطورين بإنشاء إثباتات دون استخدام أجهزتهم الخاصة ، وبالتالي حل معضلة موارد الحوسبة المحدودة على السلسلة والتكاليف المرتفعة. مع Bonsai ، يحتاج المطورون فقط إلى تحديد تطبيق zkVM وإدخال البيانات المراد تنفيذها ، وسيتعامل Bonsai مع الحساب في الخلفية ويولد براهين المعرفة الصفرية المقابلة. لا تتطلب هذه العملية نشر أجهزة إضافية من المطورين. بالإضافة إلى ذلك ، تستفيد Bonsai من مجموعة GPU كبيرة لدعم المعالجة المتوازية للمهام الحسابية المتعددة. علاوة على ذلك ، توفر Bonsai واجهات برمجة تطبيقات وواجهات SDK سهلة الاستخدام ، مما يتيح للمطورين دمجها بسهولة في الأنظمة الحالية ، مما يقلل من تعقيد التطوير.

استنادا إلى خدمة الإثبات عن بعد هذه ، أطلقت RISC Zero الأداة مفتوحة المصدر Bonsai Pay ، والتي تجمع بين مصادقة OAuth2.0 وتقنية ZKP ، مما يسمح للمستخدمين بإرسال أو استقبال الرموز المميزة على شبكة Ethereum باستخدام حسابات Google الخاصة بهم. على سبيل المثال ، عندما تريد أليس تحويل الأموال إلى بوب ، يمكنها إدخال بريد بوب الإلكتروني على Google ومبلغ التحويل من خلال Bonsai Pay. ثم يقوم بوب بتسجيل الدخول إلى Bonsai Pay وإدخال عنوان بريده الإلكتروني لإكمال مصادقة حساب Google. يستخدم Bonsai Pay OAuth 2.0 لإنشاء رمز مميز للتفويض ، مما يثبت أن Bob هو بالفعل مالك عنوان البريد الإلكتروني هذا. ثم يتصل Bonsai Pay بخدمة إثبات Bonsai لإنشاء دليل على المعرفة الصفرية ، مما يدل على أن حساب Bob على Google مرتبط بعنوان محفظته. بعد أن يتحقق العقد الذكي من الدليل ، فإنه يفتح الأموال ويحولها إلى عنوان محفظة بوب.

طوال هذه العملية، يستخدم Bonsai Pay تقنية ZKP للتحقق من حقيقة "حساب جوجل لبوب مرتبط بعنوان محفظته" مع تجنب أي تسريب لمعلومات محددة عن حساب جوجل.

تطبيق آخر مهم لـ Bonsai هو معالج Bonsai ZK (معالج ZK). يستخدم تقنية البرهان بدون معرفة لنقل المهام الحسابية المعقدة من السلسلة إلى الخارج عن السلسلة، ويولد براهين غير قابلة للتلاعب لضمان صحة النتائج. في الوقت نفسه، نشر معالج Bonsai أيضًا بسيط جدًا. يحتاج المطورون فقط إلى كتابة تطبيق zkVM لمعالجة الخطط، واستدعاء Bonsai من خلال عقد Solidity بسيط لتشغيل الحساب والتحقق من النتائج. طوال العملية، يتولى خدمة برهان Bonsai إنشاء براهين صفرية خارج السلسلة يمكن التحقق منها على السلسلة.

يعتبر معالج الشركة المساعدة Bonsai ZK مناسبًا لتطبيقات السلسلة الرئيسية التي تتطلب أداءً عاليًا وتكاليف منخفضة. على سبيل المثال، في حكم الديواني، يمكن أن ينقل الحسابات الصوتية المعقدة إلى السلسلة الخارجية، مما يقلل بشكل كبير من رسوم الغاز على السلسلة. يقلل حاكم Bonsai DAO، من خلال المعالج المساعد، من تكلفة الغاز لكل صوت بأكثر من 50%، مما يحسن بشكل فعال كفاءة الحكم ويقلل من عتبة المشاركة.

غير محدود: طبقة الحوسبة القابلة للتحقق

في الهندسيات الأساسية لسلسلة الكتل التقليدية، لضمان صحة المعاملات، يجب أن ينفذ كل عقد بشكل متكرر جميع الحسابات المتعلقة بكل معاملة. بينما يضمن هذا النموذج "إعادة التنفيذ العالمية" الأمان والاتساق، إلا أنه يؤدي أيضًا إلى تكاليف حسابية مرتفعة للغاية. من أجل معالجة هذه المشكلة، قدمت RISC Zero Boundless، الذي يسمح لعقدة واحدة بإكمال الحساب وتوليد دليل صفري قابل للتحقق. يحتاج العقدة الأخرى فقط إلى التحقق من الدليل لتأكيد النتيجة، مما يلغي الحاجة إلى إعادة تنفيذ الحساب.

تبسيط حدودي لعملية التحقق من خلال تقنية التكوين التكراري. إنه يجمع بين العديد من البراهين الصغيرة ذات الصفر المعرفة في برهان شامل واحد، بحيث يحتاج المحققون فقط إلى التحقق من برهان شامل واحد، بدلاً من التحقق من كل برهان من جميع المراحل بشكل فردي. ولتحسين كفاءة إنشاء برهان الصفر المعرفة، يتضمن حدودي دوائر تسريع تشفيرية متخصصة، مما يعزز كفاءة المهام الشائعة مثل حساب التجزئة والتحقق من التوقيع الرقمي.

علاوة على ذلك ، لا يحتاج المطورون الذين يستخدمون منصة Boundless إلى فهم تقنية الصفر المعرفة بشكل عميق. يمكنهم ببساطة كتابة التطبيقات باستخدام لغات البرمجة المألوفة ، مثل Rust أو Solidity. حاليًا ، يتم فتح منصة Boundless للوصول المجاني للمطورين ، مما يتيح لهم بناء ونشر تطبيقات الصفر المعرفة بسرعة على أي سلسلة بلوكشين دون الحاجة إلى ترحيل النظم الحالية أو تحديث عقود التحقق.

Blobstream Zero: جسر قائم على zkVM للتوافق بين السلاسل للتحقق البيانات بين السلاسل المتقاطعة المبسطة

بلوبستريم زيرو هو جسر عابر للسلاسل الرئيسية يعتمد على زد كيو إم والذي تم إطلاقه بواسطة ريسك زيرو بالتعاون مع سيليستيا، وهو مصمم لربط طبقة توفر البيانات في سيليستيا بنظام السلاسل الرئيسية القائم. من خلال مشاركة وتحقق البيانات على سيليستيا، يسهل بلوبستريم زيرو نقل البيانات والتحقق بين السلاسل الرئيسية بشكل أكثر سهولة.

كمنتج عام مفتوح بالكامل، يتيح Blobstream Zero لأي مشروع أو مطور تشغيل نسخة محلية وإنشاء أدلة بدون معرفة. بالإضافة إلى ذلك، يدعم Blobstream Zero معالجات ZK. معالج ZK هو في الأساس أداة حسابية خارج السلسلة الرئيسية تتطلب بيانات موثوقة لأداء الحسابات. يمكن لـ Blobstream Zero استخراج البيانات من سلاسل كتل مثل Celestia و، من خلال إنشاء أدلة ZK، يمكن التحقق من موثوقية البيانات المنقولة.

Steel: نموذج جديد لتنفيذ السلاسل الجانبية والتحقق من العقود الذكية على السلسلة

Steel هي أداة مفتوحة المصدر تم إطلاقها بواسطة RISC Zero والتي تستخدم تقنية zkVM لتمكين التنفيذ القابل للتحقق خارج السلسلة الذكية. باستخدام Steel ، يمكن للمطورين تحويل عمليات EVM من السلسلة إلى التنفيذ خارج السلسلة ، مع إنشاء الأدلة الرياضية للتأكد من أصالة وقابلية التحقق من نتائج الحساب.

العقود الذكية التقليدية تتطلب تنفيذ المنطق بأكمله على السلسلة، مما يؤدي إلى تكاليف الغاز العالية وتقييد تطوير التطبيقات المعقدة. يعالج آلية الحساب خارج السلسلة والتحقق على السلسلة الصادات هذه المشكلة. على سبيل المثال، في عقد ذكي بسيط يتحقق مما إذا كان رصيد ERC20 لحساب ما أكبر من 1 ويزيد متغير العداد، تتطلب الطرق التقليدية تنفيذ المنطق بالكامل على السلسلة. ومع ذلك، مع Steel، يتم تنفيذ الحساب خارج السلسلة، ويتم إنشاء دليل بدون معرفة. يتطلب العملية على السلسلة فقط التحقق من الدليل، مما يقضي على الحاجة إلى إعادة تنفيذ منطق العقد.

حاليًا، أطلق RISC Zero Steel 1.0، وقد استخدم العديد من الشركاء بالفعل الأداة لتطوير التطبيقات. على سبيل المثال، في معالجة مكالمة عقد تتضمن حوالي 400،000 عملية SLOAD، قام Steel بتفويض الحساب إلى تنفيذ خارج السلسلة ثم التحقق من الدليل الذي تم إنشاؤه بصفرية المعرفة داخل السلسلة. كلفة إنشاء الدليل كانت أقل من 10 دولارات، وكلفة التحقق داخل السلسلة كانت أقل من 300،000 غاز.

كايلوا: حلاً هجينًا للحصول على حلاً للحلول يدفع بابتكار معمارية Rollup

بعد إصدار Zeth ، قدمت RISC Zero Kailua ، مما يوفر حلا للترقية للمجموعات المتفائلة من خلال نهج ZK Rollup الهجين. عادة ما تتطلب عمليات التجميع المتفائلة التقليدية فترة تحدي مدتها 7 أيام ، مما يؤدي إلى بطء إنهاء المعاملة. بينما تحقق ZK Rollups نهائية أسرع ، فإن التوليد المستمر لبراهين المعرفة الصفرية يتكبد تكاليف عالية. تجمع Kailua بين فوائد كلا النهجين ، وتحقيق التوازن بين التكلفة والكفاءة من خلال بنية هجينة. امتدادا لإطار عمل Optimism Kona ، تدعم Kailua Kona غير المعدلة التي تعمل على zkVM وتقدم آلية مبتكرة لتسوية المنازعات تقلل من متطلبات التخزين وتقلل من التأخير النهائي ، وبالتالي تحسين كفاءة النظام وسهولة الاستخدام.

في هندسة كايلوا، يعتمد آلية حل النزاع على تصميم جديد. أولاً، تقوم الآلية بإزالة قيود الوقت، مما يتيح للمحققين وقتًا كافيًا لإنشاء الأدلة في حالات انقطاع الشبكة أو ظروف خاصة أخرى، مما يعزز مرونة النظام. حتى في الحالات الشديدة، يمكن لهندسة RISC Zero zkVM المتطورة إنشاء الأدلة في غضون ساعة. بالإضافة إلى ذلك، يتيح ميزة التحقق حسب الطلب في كايلوا للمطورين تكوين تردد التحقق بشكل مرن، مما يجعل الانتقال التدريجي إلى أوضاع التحقق الكاملة للتجميع بتكلفة أقل.

على عكس ZK Rollups، تصميم Kailua لا يتطلب توليد دليل مستمر. بالنسبة للكتل الفارغة ذات التردد المنخفض أو Rollups مع احتياجات عقد خاصة، يوفر Kailua بديلاً أكثر كفاءة تكلفة. كما يقلل Kailua بشكل كبير من تكاليف الرهان لـ Rollups. بينما تزيد Rollups المتفائلة التقليدية من متطلبات الرهان بشكل خطي مع زيادة طول فترة النهائية، يقوم التصميم المحسن لـ Kailua بإصلاح الطلبات المقدمة للرهان، مما يحافظ على الأمان والنشاط بتكاليف أقل حتى على فترات أطول.

حالياً، كايلوا مفتوح المصدر بالكامل. يمكن للمطورين استخدام أدوات سطر الأوامر الخاصة به لنشر شبكات اختبار الOptimism المحلية والترقية بسرعة إلى شبكات تدعم إثباتات الخطأ ZK. كايلوا يدعم أيضا محاكاة اقتراحات الخطأ، مما يسمح للمطورين بفهم كيفية تحدي المدققين للحالات الخاطئة عبر zkVM، وتوفير رؤى أعمق في آلية حل النزاع. في المستقبل، سيقوم كايلوا بتحسين التكلفة والأداء بشكل أكبر، وتوسيع الدعم لمزيد من أطر الRollup.

ملخص

كما يظهر من ما سبق، تسهم مجموعة منتجات zkVM التابعة لشركة RISC Zero في تطوير تقنية البرهان بدون معرفة الصفر عبر مجموعة متنوعة من المجالات. تركز Zeth و Kailua على تحسين هندسة Rollup وزيادة كفاءة التحقق من الكتلة وسرعة حل النزاعات. يوفر Bonsai خدمات إثبات عن بعد، مما يقلل من اعتماد الأجهزة وتكاليف التشغيل، ويتيح للمطورين بناء التطبيقات بكفاءة أكبر. يوفر Blobstream Zero التحقق الفعال من البيانات عبر السلاسل المشفرة المتشابكة، مما يوفر دعمًا موثوقًا لنظم السلاسل المتشابكة القابلة للتعديل. بالإضافة إلى ذلك، يقلل Steel من تكاليف الغاز لتنفيذ العقود الذكية من خلال نموذج الحساب خارج السلسلة والتحقق داخل السلسلة.

بالطبع ، مع التحسين المستمر لمجموعة منتجات zkVM ، تعمل RISC Zero أيضا على تطوير الابتكارات في التكنولوجيا الأساسية ل zkVM. في الآونة الأخيرة ، تم إصدار إصدار RISC Zero zkVM 1.2 ، حيث قدم طريقة تجميع مسبق جديدة تسمح للمطورين بنشر منطق مترجم مسبقا جنبا إلى جنب مع التطبيقات ، دون الحاجة إلى تضمينه في zkVM نفسه. هذا يعني أنه يمكن للمطورين إضافة منطق جديد مترجم مسبقا دون تعديل عقود التحقق على السلسلة ، أو التنسيق مع مولدات الإثبات ، أو إجراء تغييرات كبيرة على zkVM لتحقيق تحسينات الأداء. علاوة على ذلك ، من خلال تحديد الترجمات المسبقة من خلال التطبيقات ، يمكن تقليل التكلفة الحسابية لتوليد الإثبات. على سبيل المثال ، بعد دمج الترجمة المسبقة ل RSA ، خفضت Automata دورة التنفيذ من 39 مليون إلى 217000 ، مما أدى إلى خفض التكاليف بنحو 180 مرة.

مع الأمان الدائم لتكنولوجيا zkVM، سيظهر إمكانيتها تدريجيًا عبر العديد من سيناريوهات التطبيق. ومع ذلك، لإطلاق هذا الإمكان بشكل كامل، التعاون في النظام البيئي والأداء الفعلي لنشر التكنولوجيا يظلان أمرًا حاسمًا.

تنويه:

1. يتم نشر هذه المقالة مرة أخرى من[ChainFeeds البحوث)]. جميع حقوق الطبع والنشر تنتمي إلى الكاتب الأصلي [@chainfeeds">ليندا بيل]. إذا كان هناك اعتراضات على هذا النشر المعاد، يرجى الاتصال بـ"بوابة تعلمالفريق، وسوف يتعاملون معها بسرعة.
2. تنصل المسؤولية: الآراء والآراء الواردة في هذه المقالة هي فقط تلك الخاصة بالكاتب ولا تشكل نصيحة استثمار.
3. فريق Gate Learn قام بترجمة المقالة إلى لغات أخرى. يُحظر نسخ المقالات المترجمة أو توزيعها أو نسبها بدون ذكر.