RISC Zero ürün matrisinin şifresi çözülüyor: Ethereum'u ZK'ye doğru nasıl ilerletir?

Yazar: LINDABELL

En son Devcon konferansında, Ethereum Vakfı çekirdek üyesi Justin Drake, Beam Chain önerisini sunarak, Ethereum'un konsensüs katmanını zkSNARK ve zkVM teknolojileriyle güncelleme planları yaparak ağın ölçeklenebilirliğini, güvenliğini ve verimliliğini artırmayı amaçladı. Bu vizyon, zkVM'nin yeniden dikkat çekmesine neden oldu. Genel amaçlı bir sıfır bilgi sanal makinesi olarak, zkVM karmaşık hesaplamaları daha esnek ve verimli bir şekilde ele alabilir ve geleneksel akıllı sözleşme mantığına bağımlılıktan kurtulabilir.

Bu eğilimi destekleyen RISC Zero, Succinct ve Cysic gibi projeler, bu alanda yeniliği teşvik eden önemli katılımcılar olarak kabul edilmektedir. RISC Zero, RISC-V mimarisine dayalı zkVM'ye sahip olmasıyla Zeth, Kailua ve Bonsai gibi bir dizi açık kaynak aracı geliştirmiştir, bu da blok doğrulama ve Rollup performansını artırmakla kalmayıp Ethereum'un ZK dönüşümünü desteklemek için teknik destek sağlamıştır.

RISC zkVM ekosistem ürün matrisi: çekirdek teknolojiden senaryo uygulamaya

RISC Zero, RISC-V talimat seti mimarisine dayanan bir zkVM uygulamasıdır. Genel amaçlı bir sıfır bilgi hesaplama platformu olarak, Rust ve C++ gibi çeşitli popüler programlama dillerini destekler ve neredeyse herhangi bir hesaplama görevini çalıştırabilir. Diğer sıfır bilgi teknoloji platformlarına kıyasla, RISC Zero'nun kanıtlayıcıları ve doğrulayıcıları tamamen açık kaynaklıdır ve geliştiriciler yerel olarak kanıt üretebilir ve doğrulayabilir. Ayrıca, RISC Zero'nun doğrulayıcısı çeşitli platformlarla uyumludur ve farklı blok zinciri ekosistemlerine uyum sağlayarak merkezi olmayan uygulama geliştirme sürecini basitleştirir.

Bu yıl Haziran ayında RISC Zero, zkVM 1.0'ı piyasaya sürdü. zkVM 1.0, sadece çeşitli dilleri ve karmaşık hesaplama görevlerini desteklemekle kalmaz, aynı zamanda Continuations teknolojisini kullanarak büyük ölçekli hesaplamaları birden fazla küçük parçaya ayırır, böylece etkili paralel hesaplama ve doğrulama sağlar. Yol haritasına göre, RISC Zero, 2024 sonuna kadar zkVM performansını ve maliyetini 20 kat artırmayı planlıyor ve bunlar arasında kanıt işlemini tamamen GPU'ya taşıma (yüzde 80 tamamlandı), yeni bir RISC-V v2 devre tasarımı tanıtma ve özellikle özyinelemeli devrelere yönelik optimizasyonlar yer alıyor. Aynı zamanda, RISC Zero, Ethereum ile ilgili görevleri ve şifreleme işlemlerini geliştirmek için RSA, Keccak, ECDSA gibi algoritmalar için bir dizi hızlandırıcı modül entegre ediyor.

zkVM'nin temel yetenekleri etrafında, RISC Zero ayrıca bir dizi açık kaynak araç ve ürün geliştirdi. Örneğin, Bonsai ağı aracılığıyla kanıt hizmetleri sunarak, geliştiriciler özel donanıma ihtiyaç duymadan sıfır bilgi kanıtı oluşturabilir; Steel aracılığıyla karmaşık EVM hesaplamalarını zincir dışı ortamda çalıştırabilir ve sonucun doğrulanabilirliğini koruyabilir, böylece zincir üstü yürütme maliyetini azaltabilir; Blobstream Zero ise Celestia veri erişilebilirlik katmanını köprüleyerek, modüler blok zinciri ekosisteminde veri paylaşımı ve doğrulamada daha fazla olasılık sunar.

Zeth: Ethereum blok zincirinin doğru şekilde oluşturulduğunu kanıtlama

Zeth, RISC Zero tarafından geliştirilen, geleneksel doğrulayıcılara veya senkronizasyon komitelerine güvenmeden sıfır bilgi kanıtları aracılığıyla Ethereum bloklarının geçerliliğini doğrulayabilen, zkVM teknolojisine dayalı olarak geliştirilen açık kaynaklı bir Ethereum sıfır bilgi blok koruyucusudur. RISC Zero, Zeth'i Ethereum protokolüyle tamamen uyumlu olan ve kodun yeniden kullanımı yoluyla geliştirme verimliliğini artıran Type-0 zkEVM olarak tanımlar.

Ethereum'un kurucu ortağı Vitalik Buterin, 'Farklı türde zk-EVMs' başlıklı makalesinde zkEVM'yi dört kategoriye ayırdı, bunlardan biri olan Tip-1, Ethereum'a tamamen eşdeğer olmayı ve hiçbir taviz vermemeyi amaçlıyor; Tip-2, tam olarak EVM'ye eşit olmayı hedefliyor, ancak tam olarak Ethereum'a eşit değil; Tip-3, neredeyse EVM'ye eşit; Tip-4 ise tamamen Ethereum ile uyumsuz.

RISC Zero zkVM'nin yüksek performansı sayesinde, Zeth Ethereum bloklarını dakikalar içinde doğrulayabiliyor. Test verileri, Zeth'in 1.1 MHz hızında blok kanıtı üretebildiğini ve 'devam eden yürütme' özelliğiyle GPU kümesini genişleterek hızı 4.7 MHz ila 6.3 MHz'e yükseltebildiğini gösteriyor. Bu performans optimizasyonu aynı zamanda kanıt üretim maliyetini de düşürdü. Testlere göre, 182 işlem içeren bir bloğun kanıt üretim maliyeti yalnızca 21.72 ABD doları, işlem başına maliyet ise yaklaşık 0.11 ABD dolarıdır.

Aynı zamanda, Zeth'in geliştirilmesi sürecinde, RISC Zero ekibi Rust ekosisteminin bileşenlerini (örneğin revm, ethers ve alaşım) tam anlamıyla kullanarak, geliştiricilerin blok kanıtlama işlevlerini hızla uygulamalarına ve farklı senaryolara uygulamalarına olanak tanımıştır. Bu tasarım geliştiricilere daha fazla esneklik sağlar, blok oluşturma mantığını ihtiyaca göre ayarlama ve gelecekteki Ethereum geliştirme önerilerine uyarlama imkanı sunar.

Uygulama düzeyinde, Zeth, zk Rollup, hafif istemci ve çapraz zincir köprüleri için etkili çözümler sunar. Geleneksel zk Rollup ve zkEVM'nin inşası büyük zaman ve maliyet gerektirir, bu da küçük ekipleri caydırır. Zeth, modüler zkVM mimarisi üzerinde çalışır ve geliştiricilere blok doğrulama mantığını kolayca özelleştirmelerine olanak tanır. Örneğin:

zk Rollup: Zeth hızlı bir şekilde blok kanıtını gerçekleştirebilir, ZK Rollup'ın geliştirme süresini kısaltabilir ve sermaye yatırımını azaltabilir.

Hafif istemci: Bloğun geçerliliğini yeniden oluşturmadan doğrulayabilir, işletme maliyetini düşürebilirsiniz.

Cross-chain bridge: Zeth can verify the correctness of cross-chain data without leaking sensitive information on the chain, which reduces reliance on third parties and reduces the risk of cross-chain attacks.

Zeth, Mayıs 2021'de, Optimism blok verilerinin Ethereum ana ağından çıkarılmasını desteklemek ve ZKP doğruluğunu doğrulamak için başarılı bir şekilde genişletildi, ayrıca zincirde doğrulama da desteklenmektedir. Başka bir deyişle, Zeth sayesinde Optimism, işlem doğrulamasını daha verimli hale getirebilir ve işlem ihtilaflarını çözebilir.

Bonsai: Geliştiricilere kendi donanımlarını kullanmadan kanıt oluşturma imkanı tanır.

Bonsai, zkVM uygulamaları için özel olarak tasarlanmış uzaktan kanıt hizmetidir, geliştiricilere kendi donanımlarını kullanmadan kanıt oluşturma imkanı sunar, böylece zincir üstü hesaplama kaynaklarının sınırlı olması ve yüksek maliyet arasındaki çelişkiyi çözer. Bonsai sayesinde, geliştiriciler yalnızca yürütülmesi gereken zkVM uygulamasını ve giriş verilerini tanımlamak zorundadır, Bonsai ise arka planda hesaplama yapar ve ilgili sıfır bilgi kanıtını oluşturur. Bu süreç tamamen geliştiricinin ek donanım cihazları dağıtmasını gerektirmez. Ayrıca, Bonsai, büyük miktarda GPU kümesini kullanarak, birden fazla hesaplama görevini paralel olarak işlemeyi destekler. Ek olarak, Bonsai, geliştiricilerin mevcut sistemlere entegre etmelerini kolaylaştırmak için kullanımı kolay bir API ve SDK arayüzü sunar, bu da geliştirme zorluğunu daha da azaltır.

Bu uzaktan kanıt hizmeti temelinde, RISC Zero, OAuth2.0 kimlik doğrulama ve ZKP teknolojisini birleştiren açık kaynaklı bir araç olan Bonsai Pay'i piyasaya sürdü, böylece kullanıcılar Etherium ağında Google hesapları aracılığıyla jeton gönderebilir veya alabilirler. Örneğin, Alice, fonları Bob'a transfer etmek istediğinde, Alice Bonsai Pay aracılığıyla Bob'un Google e-posta adresini ve transfer miktarını girerek bunu yapabilir. Bob daha sonra Bonsai Pay'e giriş yapabilir, e-posta adresini girerek Google hesap kimlik doğrulamasını tamamlayabilir. Bonsai Pay, OAuth 2.0 kullanarak yetkilendirme jetonu oluşturacak ve Bob'un gerçekten bu e-postanın sahibi olduğunu kanıtlayacak. Ardından, Bonsai Pay, Bonsai kanıt hizmetini çağırarak, Bob'un Google hesabının cüzdan adresi ile ilişkilendirildiğini kanıtlayan sıfır bilgi kanıtı oluşturur. Akıllı sözleşme, kanıtı doğruladıktan sonra fonları kilitleyip Bob'un cüzdan adresine transfer eder.

Süreç boyunca Bonsai Pay, herhangi bir Google hesabı ayrıntısını açıklamadan "Bob'un Google hesabının bir cüzdan adresine bağlı olduğunu" doğrulamak için ZKP teknolojisini kullanır.

Bonsai'nin diğer önemli bir uygulaması, Bonsai ZK yardımcı işlemcisi (ZK Co-processor)'dir. Bu, sıfır bilgi kanıtı teknolojisi aracılığıyla karmaşık hesaplama görevlerini zincir dışına taşır ve sonucun doğruluğunu sağlamak için değiştirilemez kanıt oluşturur. Aynı zamanda, Bonsai yardımcı işlemcinin dağıtımı da oldukça basittir, geliştiriciler yalnızca bir zkVM uygulaması yazarak mantığı işleyebilir ve basit Solidity akıllı sözleşmesi aracılığıyla Bonsai'yi çağırarak hesaplama çalıştırabilir ve sonucu doğrulayabilir. Tüm süreç boyunca, Bonsai kanıt hizmeti, zincir dışı hesaplamanın sıfır bilgi kanıtını üretir ve bu kanıtlar zincir üstünde doğrulanabilir.

Bonsai ZK işlemci, yüksek performans ve düşük maliyet gerektiren zincir uygulamaları için uygundur. Örneğin, DAO yönetiminde karmaşık oy hesaplamalarını off-chain'e taşıyarak önemli ölçüde zincir üstü Gas ücretlerini azaltabilir. Bonsai DAO Governor, işlemci aracılığıyla her oy için Gas maliyetini %50'den fazla azaltarak yönetim verimliliğini önemli ölçüde artırır ve katılım eşiğini düşürür.

Sınırsız: Doğrulanabilir bilgi işlem katmanı

Geleneksel blok zinciri mimarisinde, işlemin geçerliliğini sağlamak için tüm düğümlerin her işlemi tekrar tekrar gerçekleştirmesi gerekir. Bu "global yeniden yürütme" modu, güvenliği ve tutarlılığı sağlayabilir, ancak aynı zamanda yüksek hesaplama maliyeti de getirir. Bu sorunu çözmek için RISC Zero, Boundless'u tanıttı, tek bir düğümün hesaplamayı tamamladıktan sonra doğrulanabilir sıfır bilgi kanıtı oluşturmasına izin verir, diğer düğümler sadece bu kanıtı doğrulamak zorundadır, tekrar tekrar hesaplama yapmaları gerekmez.

Boundless, rekürsif kombinasyon teknolojisiyle doğrulama sürecini basitleştirir. Birden çok küçük sıfır bilgi kanıtını tek bir bütün kanıta birleştirerek, doğrulayıcıların tüm aşama kanıtlarını tek tek kontrol etmek zorunda kalmadan yalnızca bir genel kanıtı kontrol etmelerini sağlar. Sıfır bilgi kanıtının üretim verimliliğini daha da optimize etmek için, Boundless, özel kriptografi hızlandırma devresini yerleşik olarak içerir ve örneğin karma hesaplama, dijital imza doğrulama gibi yaygın görevlerin verimliliğini optimize eder.

Ayrıca, geliştiricilerin Boundless'i kullanırken sıfır bilgi teknolojisini derinlemesine anlamalarına gerek yok, yalnızca tanıdık bir programlama dili (Rust veya Solidity gibi) kullanarak uygulamaları yazmaları yeterlidir. Şu anda, Boundless geliştiricilere ücretsiz erişim sunmaktadır. Geliştiricilerin mevcut sistemleri taşımalarına veya doğrulama sözleşmelerini güncellemelerine gerek kalmadan, Boundless'in sağladığı ispat hizmetlerinden yararlanarak herhangi bir blok zincirinde hızlı bir şekilde sıfır bilgi uygulamaları oluşturup dağıtmaları mümkündür.

Blobstream Zero: zkVM'yi basitleştiren bir cross-chain köprü

Blobstream Zero, RISC Zero ve Celestia işbirliğiyle geliştirilen zkVM tabanlı bir cross-chain köprüdür. Amacı, Celestia'nın veri erişilebilirlik katmanını mevcut modüler blockchain ekosistemine sorunsuz bir şekilde entegre etmektir. Celestia'daki verilerin paylaşılması ve doğrulanması sayesinde Blobstream Zero, zincirler arası veri transferi ve doğrulamasını daha kolay hale getirir.

Blobstream Zero, tamamen açık kaynaklı bir genel ürün olarak, herhangi bir proje veya geliştiricinin yerel örnek çalıştırmasına ve sıfır bilgi kanıtı oluşturmasına izin verir. Ayrıca, Blobstream Zero, ZK işlemcilerine destek sağlayabilir. ZK işlemcisi aslında bir off-chain hesaplama aracıdır, bu nedenle hesaplama yapmak için güvenilir verilere ihtiyaç duyar. Blobstream Zero, Celestia gibi blok zincirlerinden veri alabilir ve aktarılan verilerin güvenilir olduğunu kanıtlamak için ZK kanıtı oluşturabilir.

Steel: Yeni bir akıllı sözleşme paradigması olan zincir dışı yürütme ve zincir üzerinde doğrulama

Steel, RISC Zero tarafından geliştirilen bir açık kaynak aracıdır ve zkVM teknolojisini kullanarak çevrimdışı doğrulanabilir akıllı sözleşme yürütme sağlar. Steel aracılığıyla geliştiriciler, EVM işlemlerini zincir dışında yürütebilir ve aynı zamanda hesaplama sonuçlarının gerçekliğini ve doğrulanabilirliğini sağlamak için sıfır bilgi kanıtı üretebilirler.

Geleneksel akıllı sözleşmelerin tüm mantığı zincirde yürütülmesi gerekir; bu yalnızca yüksek gaz maliyetiyle sınırlı kalmaz, aynı zamanda karmaşık uygulamaların geliştirilmesini de kısıtlar. Bununla birlikte, Steel'in zincir dışı hesaplama ve zincir üzerinde doğrulama mekanizması bu sorunu çözer. Örneğin, basit bir akıllı sözleşmede bir hesabın ERC20 bakiyesinin 1'den büyük olup olmadığını kontrol eder ve sayaç değişkenini artırır. Geleneksel yöntem, mantığı zincir üzerinde tam olarak yürütmeyi gerektirirken, Steel hesaplamayı zincir dışında tamamlar ve sıfır bilgi kanıtı üretir, zincir sadece kanıtı doğrular ve sözleşme mantığını tekrar yürütmek zorunda kalmaz.

Şu anda, RISC Zero Steel 1.0'ı piyasaya sürdü ve bazı ortaklar bu aracı kullanarak uygulamalar geliştirdi. Örneğin, 40.000 SLOAD işlemi işleyen bir sözleşme çağrısında, Steel aracılığıyla hesaplamaları off-chain'e aktarıp ardından üretilen zero-knowledge proof'u on-chain doğruladı. Proof üretme maliyeti 10 USD'den az, on-chain doğrulama maliyeti ise 300.000 Gaz'dan az.

Kailua: Rollup mimarisi inovasyonunu teşvik eden karma ZK çözümü

Zeth'in piyasaya sürülmesinden sonra, RISC Zero Kailua'yı tanıttı ve iyimser Rollup için bir ZK Rollup ölçeklendirme çözümü sunmayı amaçladı. Geleneksel iyimser Rollup'lar genellikle 7 günlük bir meydan okuma süresi gerektirir ve bu da işlemlerin finalleşmesinin yavaş olmasına neden olurken, ZK Rollup ise finalleşmeyi hızlı bir şekilde sağlasa da, sıfır bilgi kanıtlarının sürekli olarak oluşturulmasının maliyeti çok yüksektir. Kailua, iki yaklaşımın avantajlarını birleştirerek maliyet ve verimlilik arasında bir denge sağlamak için karma bir yapı kullanır. Optimism Kona çerçevesinin bir uzantısı olarak, Kailua sadece değiştirilmemiş Kona'nın zkVM üzerinde çalışmasını desteklemekle kalmaz, aynı zamanda yenilikçi bir anlaşmazlık çözüm mekanizması getirerek teminat gereksinimlerini azaltır ve finalleşme gecikmelerini azaltır, böylece sistem verimliliğini ve kullanılabilirliğini artırır.

Kailua'nın mimarisinde, anlaşmazlık mekanizması tamamen yeniden tasarlandı. İlk olarak, anlaşmazlık çözüm mekanizması zaman sınırını kaldırarak doğrulayıcılara bir ağ kesintisi durumunda kanıt oluşturmaları için bolca zaman tanır ve böylece sistemin esnekliğini artırır. Aşırı durumlarda bile, RISC Zero zkVM'nin ölçeklendirilmiş mimarisi bir saatten daha kısa sürede kanıtlanabilir. Ek olarak, Kailua'nın isteğe bağlı doğrulama özelliği, geliştiricilere doğrulama sıklığını yapılandırma ve kademeli olarak daha düşük bir maliyetle tamamen doğrulanmış bir toplama modeline geçiş yapma esnekliği sağlar.

ZK Rollup'tan farklı olarak Kailua, sürekli olarak kanıt oluşturmaya gerek kalmadan tasarlanmıştır. Özel sözleşme ihtiyaçları olan düşük frekanslı boş bloklar veya rollup'lar için Kailua daha uygun maliyetli bir seçenek sunar. Aynı zamanda Kailua, rollup'ların stake maliyeti gereksinimlerini de önemli ölçüde azaltır. Geleneksel iyimser toplamanın stake hacmi, uzun bir kesinlik döngüsü ile doğrusal olarak artarken, Kailua'nın optimize edilmiş tasarımı, sistemin uzun bir süre içinde bile daha düşük bir maliyetle güvenliği ve uygulanabilirliği koruyabilmesi için stake gereksinimlerini sabitler.

Kailua şu anda tamamen açık kaynaklıdır. Geliştiriciler, komut satırı aracını kullanarak yerel Optimism test ağı dağıtabilir ve hızlı bir şekilde ZK hata ispatını destekleyen bir ağa yükseltebilir. Kailua ayrıca hata önerilerini simüle etmeyi destekler ve geliştiricilere doğrulayıcıların zkVM ile nasıl yanlış durumları sorguladığını anlamalarına yardımcı olarak tartışma çözüm mekanizmasını daha iyi anlamalarına yardımcı olur. Gelecekte, Kailua maliyet ve performansı daha da optimize etmek ve daha fazla Rollup çerçevesi desteği sunmak için genişletilecektir.

Özet

Yukarıdaki metinden, RISC Zero'nun zkVM ürün matrisinin, sıfır bilgi kanıtı teknolojisinin birçok alanda gelişimini desteklediği görülebilir. Zeth ve Kailua, Rollup mimarisini optimize etmeye odaklanarak blok doğrulama verimliliğini ve anlaşmazlık çözme hızını artırmaktadır. Bonsai, uzaktan kanıt hizmeti sunarak donanım bağımlılığını ve çalışma maliyetini azaltır, geliştiricilerin daha verimli bir şekilde uygulama oluşturmasını sağlar. Blobstream Zero, verimli bir şekilde çapraz zincir verilerini doğrulayarak modüler blok zinciri ekosistemine güvenilir destek sağlar. Ayrıca, Steel, off-chain hesaplama ve on-chain doğrulama modeliyle akıllı sözleşme yürütme maliyetini düşürür.

Elbette, RISC Zero, zkVM'nin altta yatan teknolojisinin sürekli olarak inovasyonunu teşvik ederken, zkVM ürün matrisini sürekli olarak geliştiriyor. Yakın zamanda, RISC Zero zkVM, 1.2 sürümünü duyurdu ve uygulama programıyla birlikte ön derleme mantığını entegre etmek için yeni bir yol tanıttı. Bu, geliştiricilerin zkVM'e gömülü olmadan doğrulama akıllı sözleşmelerini veya koordinatör kanıtlarını değiştirmeden yeni ön derleme mantıkları ekleyebilecekleri anlamına gelir. Ayrıca, uygulama tanımlı ön derleme sayesinde, kanıt oluşturmanın hesaplama maliyeti azaltılabilir. Örneğin, Automata, RSA ön derlemesini entegre ettikten sonra işlem süresini 3900 milyondan 21.7 bine indirerek maliyeti yaklaşık 180 kat azalttı.

zkVM teknolojisinin sürekli olarak iyileştirilmesiyle, potansiyeli birçok uygulama senaryosunda giderek daha fazla ortaya çıkacaktır, ancak bu potansiyelin daha iyi bir şekilde ortaya çıkması için ekosistem işbirliği ve teknoloji uygulamasına bağlı olmak gerekmektedir.