zkEVM アップグレードの説明 zkVM、なぜこれら 5 つのコア プロジェクトが注目に値するのでしょうか?

ブロックチェーンのスケーラビリティと計算効率に対するソリューションの模索においては、ゼロ知識証明 (ZKP) テクノロジーが特に重要です。 z kVM (Zero-Knowledge Virtual Machine) は、このテクノロジーの具体的なアプリケーションの 1 つです。 z kVM は、ZKP に基づく汎用コンピューティング プラットフォームとして、実行の詳細を明らかにすることなく計算の正確さを検証できます。また、チェーンの外側で計算量の多いタスクの処理をサポートし、検証結果のみをブロックチェーンに送信するため、ブロックチェーンのスケーラビリティが大幅に向上します。現在、a16z、Taiko、ZKM などの複数のプロジェクトが市場で zkVM ソリューションを開発しています。

zkVM の概要

zkVM は、ゼロ知識証明に基づく汎用コンピューティング プラットフォームで、スマート コントラクトの実行、データ処理、複雑なアルゴリズム操作など、さまざまなコンピューティング タスクを実行できます。その中心的な機能は、実行の詳細を明かさずに計算の正しさを検証するゼロ知識証明を生成することです。 SNARKs テクノロジーを通じて、これらの証明はオフチェーンで検証できるため、検証者はブロックチェーン上で計算プロセス全体を再実行して高額な計算コストを発生させる必要がありません。

さらに、zkVM の設計は暗号通貨取引に限定されず、その多用途性により、医療データ処理、サプライ チェーン管理、秘密投票システムなどのさまざまなアプリケーション シナリオに導入できます。データのセキュリティを確保しながら、処理ロジックの正確性を検証する必要があります。

zkVM と他の仮想マシンとの比較

従来の仮想マシン (VM) は、通常、物理ハードウェア上で完全なコンピューティング環境を仮想化することを指し、その中核となる機能は、ハードウェア環境をシミュレートし、同じ物理ハードウェア上で複数の実行を可能にすることです。応用。これらの仮想マシンは主に、ハードウェア仮想化テクノロジとオペレーティング システム レベルの分離を通じてその機能を実装します。通常、アプリケーション内で実行されているアプリケーションやデータを暗号的に認証するプロセスは含まれません。

ゼロ知識仮想マシン (zkVM) は、ゼロ知識証明テクノロジーを使用して、プログラム実行の正確性を保証します。このテクノロジーは、仮想マシン上でコンパイルおよび実行できるあらゆるプログラムに適用できます。 zkVM の設計は、さまざまなアプリケーション シナリオに適しており、Rust、C/C++、Go などの複数のプログラミング言語をサポートする一般的なコンピューティング検証プラットフォームを提供することに重点を置いており、開発者は使い慣れた言語を使用してアプリケーションを構築できます。ゼロ知識証明の生成は大量のコンピューティング リソースを必要とする計算集約的なプロセスであり、トランザクション処理速度 (TPS) が大幅に制限されるため、計算と検証のプロセスは従来の VM よりも時間がかかることがよくあります。現在の ZK テクノロジーはシングルプルーフ生成において大幅な進歩を遂げていますが、高負荷条件下で大規模なトランザクションを処理する能力にはまだ限界があります。各証明の生成には数秒から数分かかる場合があり、大規模な支払い処理システムなど、高いスループットを必要とするアプリケーションには制限が生じます。 zkEVM は zkVM の特定の実装であり、イーサリアム エコシステム用に特別に設計されており、ゼロ知識証明を通じてイーサリアムのスケーラビリティを強化することを目的としています。イーサリアムのスマート コントラクトや開発ツール (Solidity や Vyper など) と完全に互換性があり、既存のイーサリアム アプリケーションを変更することなく zkEVM にシームレスに移行できます。したがって、zkEVM はイーサリアムの特別に最適化されたバージョンに似ています。

zkVM 関連プロジェクト

zk テクノロジーの課題にもかかわらず、zk VM ソリューションの開発において技術的な強みを実証しているプロジェクトが市場にまだいくつかあります。 Jolt: 優れたパフォーマンス

4 月 9 日、a16z は zkVM ソリューション

Jolt

の初期実装をリリースしました。主な特徴は

高速な実行速度 です。開発者にとっては、コードの拡張と監査が簡単になると言われています。

STARK フレームワークに基づく他の zkVM とは異なり、Jolt は Lasso ルックアップ パラメーターと sumcheck ベースのテクノロジーを利用します。この革新的なアプローチにより、新しい仮想マシン命令の実装が簡素化されるだけでなく、システム全体の速度も向上します。 Jolt の設計は使いやすさと効率性を重視しており、そのコード ベースは非常に合理化されており、実装するのに必要な Rust コードは 50 行だけです。さらに、Jolt のパフォーマンスも非常に優れており、予備ベンチマークでは RISC Zero よりも 5 倍以上、SP1 よりも 2 倍速くゼロ知識証明を実行しました。

RISC Zero: 複雑な計算を効率的に処理します

RISC Zero

は、再帰的SNARK構造を備えたzkVMであり、証明の入れ子をサポートする再帰的手法が特徴です。 SNARKs テクノロジーでは、再帰によって複雑な証明をより小さく、より管理しやすい証明に分割できます。これらの小さな証明は個別に検証でき、最終的には完全な大きな証明に結合できますが、このプロセスは証明の有効性に影響を与えません。 RISC Zero の独自性は、再帰の実装方法にあり、複数の証明層を単一の証明チェーンにシームレスに統合します。これにより、計算負荷と処理が必要なデータ量が削減されるだけでなく、検証プロセスのセキュリティと整合性を維持するための手順。

RISC Zero のもう 1 つのユニークな点は、スケーラビリティと拡張性を目的に設計された オープン標準 ISA (命令セット アーキテクチャ) である RISC-V 命令セットを使用していることです。この選択により、RISC Zero はツールとサポートの広範なエコシステムを活用できるようになり、独自のアーキテクチャや汎用性の低いアーキテクチャを使用する他の zkVM よりも既存のシステムへのアクセスと統合が容易になります。

昨年、彼らは4,000万ドルのシリーズAラウンドの資金調達を成功裡に完了しました。この資金調達ラウンドはBlockchain Capitalが主導し、Bain Capital Crypto、Galaxy Digital、IOSG Ventures、RockawayX、Maven 11、Fenbushi Capital、Delphi Digitalなどの著名な投資家が参加した。

Succinct: 開発者向け

Succinct が開発した zkVM SP1、SP1 は、Rust または LLVM でコンパイルできるその他の言語で書かれたコードを実行できるようにカスタマイズされており、柔軟性と使いやすさが向上しています。 SP1 はモジュラー アーキテクチャをサポートしており、開発者は "プリコンパイル" を通じてその機能をカスタマイズおよび拡張できます。プリコンパイルとは、開発者が追加または変更できる特定のモジュールを指し、コア仮想マシンの機能を強化して、特定のタスクや操作をより効率的に処理できるようにします。 さらに、SP1 は分散型証明者ネットワークを構築し、証明の展開と実行を簡素化し、それによって高度な暗号化方式を使用するためのしきい値を下げます。このネットワークは、開発者がワンクリックでプルーフを効率的に生成できるようにすることで、合理化されたアプローチを提供します。

3 月、Succinct は 5,500 万ドルの資金調達を完了しました。この資金調達はParadigmが主導し、Robot Ventures、Bankless Ventures、Geometryなどの投資家、そしてエンジェル投資家であるEigenlayerのSreeram Kannan氏とPolygonの共同創設者Sandeep Nailwal氏が参加した。 5 月 13 日、Succinct

は SP1 テストネット の立ち上げを発表しました。

Taiko: マルチプルーフ システム

Taiko

は、zkEVM の使用から zkVM の使用への変換を開始しました。zkVM の独自性は、マルチプルーフ システムの使用にあります。マルチプルーフのコンセプトは Vitalik によって提案されました。Taiko は、このコンセプトを実装する最初のプロジェクトであり、5 月末にメインネットがオンラインになるときにこのマルチプルーフ システムを直接サポートすると述べました。このシステムにより、Taiko の zkVM は複数の種類のプルーフを生成できるようになり、システムのセキュリティと堅牢性が向上します。プルーフ タイプの 1 つに問題がある場合でも、他のタイプのプルーフは引き続きシステムの通常の動作を保証し、誤った状態遷移を適時に検出できます。さらに、複雑な計算や大規模なトランザクションを処理する際の効率と低コストを維持するために、Halo2-KZG プルーフ システムが採用されています。

3月、TaikoはLightspeed Faction、Hashed、Generative Ventures、Token Bay Capitalが共同主導し、Wintermute Ventures、Flow Traders、Amber Group、OKX Ventures、GSRの参加のもと、1500万ドルのシリーズAラウンドを完了した。

ZKM: MIPSアーキテクチャシンプルで安定した

ZKMは、Metis Foundationによって育成されたzkVMプロジェクトであり、MIPSアーキテクチャを採用し、それをゼロ知識証明テクノロジーと組み合わせてzk仮想マシンを作成します。 この設計により、ZKP とシステム内のコンピューティング処理メソッドの一貫性が高まり、操作が高速化され、ZKP プロトコルのみの実装に関連するコンピューティング オーバーヘッドが削減されます。そして現在、ほとんどの zkVM は Rust 言語を使用していますが、ZKM は Golang のネイティブ サポートを提供しています。

MIPS (インターロックパイプラインステージのないマイクロプロセッサ) は、第一世代の縮小命令セットコンピューターアーキテクチャです。 MIPS 命令セット は比較的シンプルで安定しており、さまざまなコンピューティング デバイスや組み込みシステムで広く使用できます。MIPS アーキテクチャに基づく ZKM システムは、より簡単に開発および展開できます。 zk MIPS は、MIPS プログラム全体をセグメントに分割します。そして、各セグメントの命令は 4 種類に分類され、対応する 4 つのモジュール テーブルに分類されます。 zk MIPS は、STARK 証明方法を使用して各モジュール テーブル内の命令を個別に検証し、テーブル内のすべての操作が正しいこと、およびプログラム セグメント内のすべての命令が対応するモジュール テーブルに含まれていることを確認します。次に、各プログラム セグメントの実行シーケンスがプログラム全体の実行と一致していることを確認します。このようにして、オフチェーンで実行されたプログラムでもオンチェーンで検証できるため、プログラム実行の透明性と信頼性が高まります。

ZKM は最近、zkMIPS を使用してトラストレスな分散型マルチチェーン相互運用性フレームワークを構築する、新しい信頼を最小限に抑えたマルチチェーン相互運用性インフラストラクチャである Entangled Rollups を立ち上げました。スナップショットによる資産転送のみを検証するサードパーティの zk ブリッジとは異なり、すべての計算を検証できるため、非常に安全です。この相互運用性の鍵は、あるブロックチェーンで証明を生成し、別のブロックチェーンで検証できる共通の証明メカニズムの存在です。 ZKM と他の zkVM の違いの 1 つは、すべての操作に適用できるゼロ知識証明を生成できることです。 ZKM は、CPU/MIPS アーキテクチャの最下位層にセキュリティを埋め込むため、各ソフトウェアが別々のゼロ知識証明プロセスを受ける必要がなく、アーキテクチャの最上位にあるすべてのソフトウェアが同じセキュリティを享受できます。

さらに、ZKM の特徴: すべての仮想マシンとの互換性: ZK M は各仮想マシンの下に配置され、Move V M (zk M V M )、WAS M ( など) のさまざまなブロックチェーン スマート コントラクト エンジン VM と互換性があります。 zk WAS M）やRust V M（zk R V M）など。

プラグアンドプレイ: 開発者は、既存のコードベースを変更せずに ZKM を採用できます。低コストでの導入を実現し、さまざまなスマート コントラクト言語や従来のプログラミング言語の使用も可能にします。

長期安定性: MIPS 命令セットは安定しており、絶えず変化する EVM に合わせて変更する必要がなく、より安定した開発環境を提供します。

• zkVM の将来展望

  ブロックチェーン技術が成熟し続け、最先端の企業が研究を続けるにつれて、zkVM のパフォーマンスは向上し続け、暗号化の世界でますます重要な役割を果たし、重要な部分になることが予測できます。テクノロジーの。特にデータの機密性とクロスチェーンセキュリティの需要が高まっている現在、zkVM が提供する機能は市場のニーズに適応しています。私たちは、回路の最適化や証明システム自体の最適化など、さまざまな技術的困難を克服し、さまざまなプログラミング言語に完全に適合した zkVM をリリースし、より多くの開発者を Web3 の新時代に導くことを楽しみにしています。

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