zkEVM-Upgrade-Erzählung zkVM, warum verdienen diese fünf Kernprojekte Aufmerksamkeit?

Bei der Suche nach Lösungen für die Skalierbarkeit und Recheneffizienz der Blockchain ist die Zero-Knowledge Proof (ZKP)-Technologie besonders wichtig. z kVM (Zero-Knowledge Virtual Machine) ist eine der spezifischen Anwendungen dieser Technologie. z kVM kann als allgemeine Computerplattform auf Basis von ZKP die Richtigkeit von Berechnungen überprüfen, ohne Ausführungsdetails preiszugeben. Es unterstützt auch die Verarbeitung rechenintensiver Aufgaben außerhalb der Kette und übermittelt nur die Verifizierungsergebnisse an die Blockchain, was die Skalierbarkeit der Blockchain erheblich verbessert. Derzeit entwickeln mehrere Projekte auf dem Markt wie a16z, Taiko, ZKM usw. zkVM-Lösungen.

Einführung in zkVM

zkVM ist eine allgemeine Computerplattform, die auf wissensfreien Beweisen basiert und verschiedene Computeraufgaben ausführen kann, einschließlich der Ausführung intelligenter Verträge, Datenverarbeitung und komplexer Algorithmusoperationen. Seine Kernfunktion besteht darin, wissensfreie Beweise zu generieren, die die Richtigkeit von Berechnungen überprüfen, ohne Ausführungsdetails preiszugeben. Durch die SNARK-Technologie können diese Beweise außerhalb der Kette verifiziert werden, und der Verifizierer muss nicht den gesamten Berechnungsprozess auf der Blockchain erneut ausführen und verursacht dadurch teure Berechnungskosten.

Darüber hinaus ist das Design von zkVM nicht auf Kryptowährungstransaktionen beschränkt. Seine Vielseitigkeit ermöglicht den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungsszenarien, wie z. B. medizinischer Datenverarbeitung, Lieferkettenmanagement, geheimen Abstimmungssystemen usw. Diese Anwendungen sind alle Sie müssen sicherstellen, dass bei der Gewährleistung der Datensicherheit auch die Richtigkeit der Verarbeitungslogik überprüft wird.

zkVM im Vergleich zu anderen virtuellen Maschinen

Traditionelle virtuelle Maschinen (VM) beziehen sich normalerweise auf die Virtualisierung einer vollständigen Computerumgebung auf physischer Hardware. Die Kernfunktion besteht darin, die Hardwareumgebung zu simulieren und mehrere Ausführungen auf derselben physischen Hardware zu ermöglichen Anwendung. Diese virtuellen Maschinen implementieren ihre Funktionen hauptsächlich durch Hardware-Virtualisierungstechnologie und Isolierung auf Betriebssystemebene. Sie beinhalten im Allgemeinen nicht den Prozess der kryptografischen Authentifizierung der darin ausgeführten Anwendungen oder Daten.

Zero-Knowledge Virtual Machine (zkVM) verwendet Zero-Knowledge-Proof-Technologie, um die Korrektheit der Programmausführung sicherzustellen. Diese Technologie ist auf jedes Programm anwendbar, das auf einer virtuellen Maschine kompiliert und ausgeführt werden kann. Das Design von zkVM konzentriert sich auf die Bereitstellung einer allgemeinen Computerverifizierungsplattform, die für verschiedene Anwendungsszenarien geeignet ist und mehrere Programmiersprachen wie Rust, C/C++ und Go unterstützt. Entwickler können die ihnen vertrauten Sprachen zum Erstellen von Anwendungen verwenden. Der Berechnungs- und Verifizierungsprozess ist oft zeitaufwändiger als bei herkömmlichen VMs, da die Erstellung wissensfreier Beweise ein rechenintensiver Prozess ist, der große Mengen an Rechenressourcen erfordert, was die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit (TPS) stark einschränkt. Obwohl die aktuelle ZK-Technologie erhebliche Fortschritte bei der Generierung einzelner Beweise gemacht hat, ist ihre Fähigkeit, umfangreiche Transaktionen unter Hochlastbedingungen abzuwickeln, immer noch begrenzt. Die Erstellung jedes Nachweises kann zwischen Sekunden und Minuten dauern, was eine Einschränkung für Anwendungen darstellt, die einen hohen Durchsatz erfordern, wie etwa große Zahlungsabwicklungssysteme. zkEVM ist eine spezifische Implementierung von zkVM, die speziell für das Ethereum-Ökosystem entwickelt wurde und darauf abzielt, die Skalierbarkeit von Ethereum durch wissensfreie Beweise zu verbessern. Es ist vollständig kompatibel mit den Smart Contracts und Entwicklungstools von Ethereum wie Solidity und Vyper, und bestehende Ethereum-Anwendungen können nahtlos und ohne Änderungen auf zkEVM migriert werden. Daher ähnelt zkEVM eher einer speziell optimierten Version von Ethereum.

zkVM-bezogene Projekte

Trotz der Herausforderungen der zk-Technologie gibt es immer noch einige Projekte auf dem Markt, die ihre technische Stärke bei der Entwicklung von zk-VM-Lösungen unter Beweis gestellt haben. Jolt: Hervorragende Leistung

Am 9. April veröffentlichte a16z die erste Implementierung der zkVM-Lösung

Jolt

. Die Hauptfunktion ist

schnelle Laufgeschwindigkeit Praktisch für Entwickler, angeblich einfacher zu erweitern und Code-Audits durchzuführen.

Im Gegensatz zu anderen zkVMs, die auf dem STARK-Framework basieren, nutzt Jolt Lasso-Suchparameter und eine auf Summenprüfungen basierende Technologie. Dieser innovative Ansatz vereinfacht nicht nur die Implementierung neuer Anweisungen für virtuelle Maschinen, sondern erhöht auch die Gesamtgeschwindigkeit des Systems. Das Design von Jolt legt Wert auf Benutzerfreundlichkeit und Effizienz. Die Codebasis ist sehr rationalisiert. Für die Implementierung sind nur 50 Zeilen Rust-Code erforderlich. Darüber hinaus ist die Leistung von Jolt ebenfalls sehr gut und führt wissensfreie Beweise mehr als fünfmal schneller als RISC Zero und zweimal schneller als SP1 in vorläufigen Benchmarks durch.

RISC Zero: Effiziente Abwicklung komplexer Berechnungen

RISC Zero

ist eine zkVM mit einer rekursiven SNARK-Struktur, die sich durch eine rekursive Methode auszeichnet, die die Verschachtelung von Beweisen unterstützt. In der SNARK-Technologie kann die Rekursion komplexe Beweise in kleinere, besser handhabbare Beweise zerlegen. Diese kleinen Beweise können unabhängig verifiziert und schließlich zu einem vollständigen großen Beweis kombiniert werden, ein Prozess, der die Gültigkeit des Beweises nicht beeinträchtigt. Die Einzigartigkeit von RISC Zero liegt in seiner Methode zur Implementierung der Rekursion, der nahtlosen Integration mehrerer Beweisebenen in eine einzige Beweiskette , was nicht nur den Rechenaufwand und die Datenmenge, die verarbeitet werden muss, reduziert, sondern es auch kann Schritte zur Aufrechterhaltung der Sicherheit und Integrität des Verifizierungsprozesses.

Eine weitere Besonderheit von RISC Zero ist, dass es den RISC-V-Befehlssatz verwendet, einen offenen Standard ISA (Instruction Set Architecture), der auf Skalierbarkeit und Erweiterbarkeit ausgelegt ist. Diese Wahl stellt sicher, dass RISC Zero ein breites Ökosystem an Tools und Support nutzen kann, was den Zugriff und die Integration in bestehende Systeme einfacher macht als andere zkVMs, die möglicherweise proprietäre oder weniger allgemeine Architekturen verwenden.

Letztes Jahr haben sie eine Serie-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 40 Millionen US-Dollar erfolgreich abgeschlossen. Diese Finanzierungsrunde wurde von Blockchain Capital angeführt, an der sich weitere namhafte Investoren beteiligten, darunter Bain Capital Crypto, Galaxy Digital, IOSG Ventures, RockawayX, Maven 11, Fenbushi Capital, Delphi Digital usw.

Succinct: Entwicklerfreundlich

Succinct hat zkVM SP1 entwickelt. SP1 ist für die Ausführung von Code angepasst, der in Rust oder einer anderen Sprache geschrieben wurde, die mit LLVM kompiliert werden kann, mit größerer Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit. SP1 unterstützt eine modulare Architektur, die es Entwicklern ermöglicht, ihre Funktionalität durch „Vorkompilierung“ anzupassen und zu erweitern. Unter Vorkompilierung versteht man bestimmte Module, die von Entwicklern hinzugefügt oder geändert werden können. Diese Module erweitern die Funktionalität der virtuellen Kernmaschine, sodass diese bestimmte Aufgaben oder Vorgänge effizienter bewältigen kann.

Darüber hinaus baut SP1 ein dezentrales Prüfernetzwerk auf, das die Bereitstellung und Ausführung von Beweisen vereinfacht und dadurch die Schwelle für die Verwendung fortschrittlicher Verschlüsselungsmethoden senkt. Das Netzwerk bietet einen optimierten Ansatz, indem es Entwicklern die effiziente Erstellung von Proofs mit nur einem Klick ermöglicht.

Im März schloss Succinct eine Finanzierung in Höhe von 55 Millionen US-Dollar ab. Die Finanzierung wurde von Paradigm geleitet, unter Beteiligung von Investoren wie Robot Ventures, Bankless Ventures, Geometry und Angel-Investoren Sreeram Kannan von Eigenlayer und Polygon-Mitbegründer Sandeep Nailwal. Am 13. Mai kündigte Succinct den Start des SP1-Testnetzes an.

Taiko: Multi-Proof-System

Taiko hat begonnen, sich von der Verwendung von zkEVM zur Verwendung von zkVM zu wandeln. Die Einzigartigkeit von zkVM liegt in der Verwendung eines Multi-Proof-Systems. Das Multi-Proof-Konzept wurde von Vitalik vorgeschlagen Taiko gab an, dass es das erste Projekt sei, das dieses Konzept umsetze und dieses Multi-Proof-System direkt unterstützen werde, wenn das Mainnet Ende Mai online gehe. Dieses System ermöglicht es Taikos zkVM, mehrere Arten von Beweisen zu generieren, wodurch die Sicherheit und Robustheit des Systems erhöht wird. Selbst wenn bei einem der Proof-Typen ein Problem auftritt, können die anderen Proof-Typen weiterhin den normalen Betrieb des Systems gewährleisten und fehlerhafte Zustandsübergänge rechtzeitig erkennen. Darüber hinaus wird das Halo2-KZG-Beweissystem eingesetzt, um bei der Verarbeitung komplexer Berechnungen und umfangreicher Transaktionen Effizienz und niedrige Kosten zu gewährleisten.

Im März schloss Taiko eine Serie-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 15 Millionen US-Dollar ab, gemeinsam angeführt von Lightspeed Faction, Hashed, Generative Ventures und Token Bay Capital, mit Beteiligung von Wintermute Ventures, Flow Traders, Amber Group, OKX Ventures und GSR.

ZKM: MIPS-Architektur Einfach und stabil

ZKM ist ein von der Metis Foundation ins Leben gerufenes zkVM-Projekt. Es übernimmt die MIPS-Architektur und kombiniert sie mit Zero-Knowledge-Proof-Technologie, um eine virtuelle ZK-Maschine zu erstellen Dieses Design macht ZKP konsistenter mit den Rechenverarbeitungsmethoden innerhalb des Systems, beschleunigt Vorgänge und reduziert den Rechenaufwand, der allein mit der Implementierung des ZKP-Protokolls verbunden ist. Und derzeit verwenden die meisten zkVMs die Rust-Sprache, während ZKM native Unterstützung für Golang bietet.

MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) ist die erste Generation einer Computerarchitektur mit reduziertem Befehlssatz. Der MIPS-Befehlssatz ist relativ einfach und stabil und kann in verschiedenen Computergeräten und eingebetteten Systemen verwendet werden. ZKM-Systeme, die auf der MIPS-Architektur basieren, können einfacher entwickelt und bereitgestellt werden. zk MIPS unterteilt das gesamte MIPS-Programm in Segmente. Die Anweisungen jedes Segments werden dann in vier Typen unterteilt und in die entsprechenden vier Modultabellen klassifiziert. zk MIPS verwendet die STARK-Proof-Methode, um die Anweisungen in jeder Modultabelle unabhängig zu überprüfen und sicherzustellen, dass jede Operation in der Tabelle korrekt ist und dass jede Anweisung im Programmsegment in der entsprechenden Modultabelle enthalten ist. Überprüfen Sie dann, ob die Ausführungsreihenfolge jedes Programmsegments mit der Ausführung des gesamten Programms übereinstimmt. Auf diese Weise können sogar Programme, die außerhalb der Kette ausgeführt werden, in der Kette überprüft werden, was die Transparenz und das Vertrauen der Programmausführung erhöht.

ZKM hat kürzlich Entangled Rollups gestartet, eine neue vertrauensminimierte Multi-Chain-Interoperabilitätsinfrastruktur, die zkMIPS verwendet, um ein vertrauenswürdiges, dezentrales Multi-Chain-Interoperabilitäts-Framework aufzubauen. Im Gegensatz zu ZK-Bridges von Drittanbietern, die Asset-Transfers nur durch Snapshots überprüfen, können alle Berechnungen überprüft werden, sodass es sehr sicher ist. Der Schlüssel zu dieser Interoperabilität ist die Existenz eines gemeinsamen Beweismechanismus, der Beweise auf einer Blockchain generieren und diese dann auf einer anderen Blockchain überprüfen kann. Einer der Unterschiede zwischen ZKM und anderen zkVMs besteht darin, dass es einen wissensfreien Beweis generieren kann, der auf alle Vorgänge anwendbar ist. Das ZKM bettet Sicherheit in die unterste Schicht der CPU/MIPS-Architektur ein, sodass alle Software auf der Architektur die gleiche Sicherheit genießen kann, ohne dass jede Software einen separaten Zero-Knowledge-Proof-Prozess durchlaufen muss.

Darüber hinaus verfügt ZKM über Folgendes: Kompatibel mit allen virtuellen Maschinen: ZKM befindet sich unter jeder virtuellen Maschine und ist daher mit verschiedenen Blockchain-Smart-Contract-Engines VM kompatibel, z. B. Move V M (zk M V M ), WAS M (zk WAS M) und Rust V M (zk R V M) usw. Plug and Play: Entwickler können ZKM übernehmen, ohne ihre bestehende Codebasis zu ändern. Bietet eine kostengünstige Einführung und ermöglicht die Verwendung verschiedener intelligenter Vertragssprachen und sogar traditioneller Programmiersprachen.

Langzeitstabilität: Der MIPS-Befehlssatz ist stabil und muss angesichts der sich ständig ändernden EVM nicht geändert werden, wodurch eine stabilere Umgebung für die Entwicklung entsteht.

• Zukunftsaussichten von zkVM

  Während die Blockchain-Technologie weiter ausgereift ist und innovative Unternehmen weiter forschen, wird sich die Leistung von zkVM weiter verbessern. Wir können davon ausgehen, dass zkVM eine immer wichtigere Rolle in der Welt der Verschlüsselung spielen und zu einer Schlüsselrolle werden wird der Technologie. Insbesondere in einer Zeit, in der die Datensensibilität und die Nachfrage nach kettenübergreifender Sicherheit zunehmen, passen sich die von zkVM bereitgestellten Funktionen an die Marktanforderungen an. Wir freuen uns darauf, verschiedene technische Schwierigkeiten zu überwinden, wie z. B. die Schaltungsoptimierung und die Optimierung des Proof-Systems selbst, die Einführung von zkVM, das perfekt an verschiedene Programmiersprachen angepasst ist, und mehr Entwickler in die neue Ära von Web3 zu bringen.

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