اقرأ ترقية zkSync Boojum في مقال واحد: zkEVM أكثر أمانًا وفعالية

المؤلف الأصلي: zkSync

تجميع النص الأصلي: Deep Tide TechFlow

! [فهم ترقية zkSync Boojum في مقال واحد: zkEVM أكثر أمانًا وفعالية] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-7f230462a9-4e63aea46d-dd1a6f-7649e1)

TLDR

• الترقية: ينتقل zkSync Era إلى نظام Boojum الجديد بدون إعادة توليد.
• الأداء: تُظهر Boojum أداء إثبات متطورًا ، يكمل فارز zkSync Era ، والذي يمكنه بالفعل التعامل مع أكثر من 100 TPS.
• اللامركزية: لا تحتاج أجهزة اختبار Boojum إلا إلى ذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 16 جيجا بايت ، والتي يمكنها تحقيق لامركزية أجهزة التخزين واسعة النطاق في المستقبل.

تتمثل مهمة zkSync في تعزيز الحرية الشخصية للجميع - لجعل الملكية الذاتية الرقمية في متناول الجميع من خلال بناء شبكة blockchain غير موثوقة وآمنة وغير مصرح بها وبأسعار معقولة وسهلة الاستخدام ومرنة وقابلة للتطوير بشكل لا نهائي.

تمشيًا مع هذه المهمة ، تم فتح إصدار ألفا من zkSync Era للجمهور منذ ما يزيد قليلاً عن ثلاثة أشهر ، وكانت الاستجابة هائلة. مميزات الشبكة:

• إجمالي القيمة المقفلة TVL 577 مليون دولار أمريكي (المصدر: L 2B eat) ؛
• 23.750.000 معاملة في الثلاثين يومًا الماضية - أكثر من أي L2 (المصدر: L 2B eat) ؛
• تم التحقق من 9735 كود مصدر عقدًا ذكيًا.

في مارس 2023 ، وُلد عصر zkSync القائم على SNARK ، وذلك باستخدام إطار عمل الدائرة الذي تم اختباره في المعركة والذي دعم zkSync Lite على mainnet لما يقرب من ثلاث سنوات. ومع ذلك ، علمنا أن هذا لن يكون الإصدار الأخير من نظام zkSync Era ، وبالتالي قمنا بتصميم النظام للسماح لنا بإجراء تغييرات جوهرية عليه دون إعادة إنشائه. هذا يعني أنه يمكننا نشر ترقيات التشفير الرئيسية دون تعطيل المطورين والمستخدمين.

خلف الكواليس ، كنا نعمل على ترقيات التشفير لفترة طويلة. اليوم ، يسعدنا أن نعلن عن الترقية الأولى: ينتقل عصر zkSync إلى نظام إثبات STARK جديد يسمى "Boojum".

لقاء بوجوم

Boojum هي مكتبتنا الحسابية والقيود القائمة على الصدأ والتي نستخدمها لتنفيذ دوائر ZK ، وهي نسخة مطورة من zkSync Era و ZK Stack.

ما هو بوجوم؟

ميزات بوجوم:

• حساب PLONK: في سياق بروتوكولات المعرفة الصفرية ، الحساب هو عملية تحويل الحسابات العامة إلى شكل رياضي. مثل نظام الإثبات الحالي ، لا يزال نظام الترقية يستخدم أسلوب حساب PLONK. باستخدام هذا النهج ، تكون دارات ZK أسهل في الكتابة من بعض البدائل ، مما يسهل تطوير النظام ومراجعته وصيانته وترقيته.
• مخطط التزام قوي: يكمن في قلب بوجوم مخطط التزام FRI ، وهو مكون رئيسي يسمح لنا بالالتزام بمتعددات الحدود المقيدة ثم نثبت بكفاءة أن الفتح المطالب به (لكثير الحدود) هو بالفعل متعدد الحدود من الدرجة المنخفضة.
• كفاءة النظام: على الرغم من التغاضي عن توليد الشهود في بعض الأحيان عندما يتحدث الناس عن أداء المُثبِّت ، فقد وصلنا في الإصدار الحالي من نظام الإثبات إلى نقطة يكون فيها مُثبِّت GPU المُحسَّن فعالًا للغاية بحيث يمكن مقارنة وقت تكوين الشهود بتوليد الإثبات. الوقت هادئ. مع Boojum ، نوفر توليد الشهود الذي يوازي تلقائيًا (إذا كان الرسم البياني للتبعية يسمح بذلك) ، مع الحفاظ على بساطة تحديد وظائف تكوين الشهود.
• سهولة التوسعة: تجريد نظام القيد الأساسي نظيف للغاية ، لكنه يسمح للمستخدم بإضافة أنواع بوابات مخصصة بطرق مختلفة ، مثل إضافة بعض الحدود المتخصصة إليها ، أو إعادة استخدام ما يسمى بـ "الأعمدة العامة". بعد أن يحدد المستخدمون أشكالًا هندسية بسيطة لدوائرهم ، توفر واجهة الامتداد القدرة على إنشاء محرِّكات ومحققين ومحققين متكررين تلقائيًا. يسمح هذا بعملية تطوير فعالة للغاية ؛ إذا قام المستخدم بتغيير هيكل الدائرة واختار نوعًا مختلفًا من البوابة لاستخدامه ، فيمكنه ببساطة استدعاء الواجهة مرة أخرى وسوف يقوم بإعادة إنشاء المفاتيح والتأكد من أنهم يستخدمون المُثبِت والمحقق الصحيحين.
• كومة فردية: مع Boojum ، يمكن التعبير عن كل ما سبق باستخدام الصدأ القياسي الاصطلاحي فقط ، مع الاستفادة من القوة التعبيرية لنظام النوع. تمت كتابة الأجزاء المكثفة حسابيًا من GPU Prover بلغة CUDA C ++ ، لكننا نقدم روابط الصدأ للتكوين.

يستخدم Boojum حقل رقم أولي بالحجم 2 ^ 64 - 2 ^ 32 + 1 (يُسمى "حقل Goldilocks") افتراضيًا ، ويوفر تطبيقات لأساسيات ربط الحقول المقابلة ، مثل وظائف تجزئة Poseidon 2 وتطبيقات قائمة على جدول البحث أساسيات التشفير القياسية ، مثل SHA 256 و Keccak 256 و Blake 2 s.

الأهم من ذلك ، في الخطوة الأخيرة ، سنقوم بتغليف إثبات STARK بـ SNARK غير الشفاف القائم على الاقتران والتحقق من SNARK على Ethereum. هذا الإثبات أصغر بكثير وأقل تكلفة للتحقق ؛ هذه الخطوة تقلل من تكلفة نظام الإثبات وبالتالي المعاملة نفسها.

لماذا تختار بوجوم؟

عند تصميم Boojum ، كان هناك عاملين رئيسيين وراء القرار: (1) أداء برهان عالمي المستوى ، و (2) انخفاض متطلبات الأجهزة لتحقيق اللامركزية.

أداء عالمي

على الرغم من أن النظام الحالي المستند إلى SNARK فعال في الوقت الحالي ، إلا أنه لا يمكنه التوسع في المعاملات ذات الحجم الكبير وشبه في الوقت الفعلي في ZK Stack. الهدف المستقبلي لتشغيل zkSync Era باعتباره Hyperchain هو دعم هذه الأنظمة لسنوات قادمة. تتمثل رؤيتنا لهذه الأنظمة في إمكانية إنشاء البراهين والتحقق منها بتكلفة زهيدة وبسرعة ، مما يتيح إنهاء سريع وإمكانية التشغيل البيني بين السلاسل التشعبية.

يؤثر أداء نظام الإثبات بشكل مباشر على الرسوم التي يدفعها المستخدمون مقابل معاملاتهم ، ويجب أن تقترب هذه التكاليف من الصفر بمرور الوقت. الإصدار الحالي من نظام الإثبات فعال بما يكفي لبناء zkEVM ومعالجة ملايين المعاملات في بضعة أشهر فقط ، ولكن مع Boojum يمكننا أن نفعل ما هو أفضل!

لقياس وقت إنشاء الدليل على الشبكة (والمقاييس الرئيسية الأخرى المتعلقة بالأداء) ، عقدنا شراكة مع Celer ، التي يتمتع فريقها بخبرة واسعة في قياس وتحليل أنظمة الإثبات المتعددة. في الصورة أدناه ، يمكنك أن ترى أن Boojum تؤدي أداءً جيدًا على معظم الأنظمة التي تم وصفها. النتائج تتحدث عن نفسها: يوضح تطبيقنا أداء برهان عالمي المستوى ، وعلى حد علمنا ، هو أسرع نظام إثبات يتم استخدامه حاليًا في الإنتاج.

لإجراء مقارنة عادلة ، أجرت Celer هذه المعايير على مُثبَت قائم على وحدة المعالجة المركزية ، لكن نظام الشبكة الرئيسية الخاص بنا يستخدم مُثبَتًا قائمًا على وحدة معالجة الرسومات ، وهو أسرع بكثير.

! [فهم ترقية zkSync Boojum في مقال واحد: zkEVM أكثر أمانًا وفعالية] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-7f230462a9-f034067f20-dd1a6f-7649e1)

يمثل الانتقال إلى نظام إثبات قائم على STARK تعزيزًا كبيرًا للأداء وسيساعد في ضمان النهاية ووقت الاستجابة المنخفض لدعم مستويات النشاط المتزايدة لـ zkSync Era والأنظمة الأخرى المستندة إلى ZK Stack.

تقليل متطلبات الأجهزة اللامركزية

نتائج الأداء هذه مثيرة للإعجاب بشكل خاص عندما يعتبر المرء أن هذا ليس المقياس الوحيد الذي نقوم بتحسينه - نريد زيادة أداء النظام مع تقليل متطلبات الأجهزة لتشغيله.

تتمتع أنظمة الإثبات المستخدمة بشكل شائع اليوم ، بما في ذلك نظامنا الحالي ، بمتطلبات أجهزة عالية نسبيًا. يعمل نظام الإثبات الحالي لدينا على مجموعة من وحدات معالجة الرسومات A100 مع 80 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي لكل منها. تشكل الحاجة إلى آلات باهظة الثمن وقوية عقبة كبيرة أمام هدفنا: مستقبل إنشاء برهان لامركزي يحركه المستخدم. لتحقيق هذا الهدف ، لا يكفي جعل إنشاء الإثبات بدون إذن ؛ يجب ألا يحتاج المستخدمون إلى جهاز باهظ الثمن به مئات الجيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي للمشاركة.

هذا مجال آخر حققنا فيه تقدمًا رائعًا للغاية! يتطلب مُثبِّت GPU الخاص بنا لـ Boojum 16 غيغابايت فقط من ذاكرة الوصول العشوائي ، وهذه العتبة المنخفضة هي خطوة مهمة للمستقبل الذي نتخيله. يمكن أن تستخدم البراهين المستندة إلى وحدة المعالجة المركزية أيضًا ما يصل إلى 64 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، والتي نأمل أن تصل إلى 32 جيجابايت والاستفادة الكاملة من المعالجات الحديثة متعددة النواة.

أخيرًا ، يمكن لجهاز التسلسل المستند إلى الصدأ من zkSync Era معالجة أكثر من 100 معاملة في الثانية (TPS). لا يؤدي إدخال نظام إثبات جديد إلى تحسين الأداء فحسب ، بل يقلل أيضًا من متطلبات الأجهزة ، مما يجعله مكملاً مثالياً لأجهزة التسلسل. يعني تعزيز الأداء الذي أحدثته Boojum أن النظام يمكنه إثبات المعاملات بشكل أسرع ، بينما تعمل متطلبات الأجهزة المنخفضة على تحسين الوصول إلى الشبكة إلى الأجهزة الأرخص سعراً لزيادة قابلية التوسع الأفقي.

رحلة Boojum's mainnet

لقد أمضى الفريق شهورًا في تطوير هذه الترقية ، ويسعدنا أن نكون قد وصلنا إلى مرحلة اختبار النظام على mainnet. أردنا أيضًا مشاركة بعض القصص حتى الآن.

ترقية عصر zkSync

أولاً ، يسمح لنا تصميم zkSync Era بترقية كل مكون بمرور الوقت ، ونظام الإثبات ليس استثناءً.

على غرار Ethereum ، نستخدم بنية بيانات شجرة Merkle لتخزين المعلومات حول حالة الشبكة. نظرًا لأننا نثبت بيانًا حول حالة النظام ، فإن هذه المعلومات ضرورية لإثبات النظام. بالنسبة لشجرة Merkle هذه (والطريقة التي يتفاعل بها نظام الإثبات معها) ، كان قرار التصميم الرئيسي هو استخدام دالة التجزئة غير الجبرية ، وتحديداً Blake 2 s. إذا كنا نقوم بالتحسين فقط من أجل سهولة إنشاء الدليل ، فسنستخدم دالة تجزئة جبرية (مثل Poseidon 2) ، ولكن هذا الخيار يجمع بين حالة يمكن ملاحظتها لإثبات معلمات النظام - مثل اختيار حقول الأعداد الأولية. ثم تتطلب أي ترقيات لنظام الإثبات تجديدًا كاملاً للحالة.

رحلة بوجوم من التصميم إلى المراجعة

منذ حوالي شهر ، بدأنا في إنهاء إصدار كامل من تطبيق نظام الإثبات الجديد الخاص بنا. نظرًا لتعقيد هذا التغيير وأهمية صحة النظام ، شرعنا في سلسلة من عمليات التدقيق الداخلية والخارجية.

في ذلك الوقت ، كانت دائرة zkEVM ومكتبة Boojum الحسابية لا تزال قيد التطوير النشط ، لكننا عملنا مع مدققي أمان خارجيين للتركيز على التحديد المبكر للمشكلات المحتملة مع سلامة دائرتنا الرئيسية ومكونات Boojum. لقد عملنا عن كثب ، وزودناهم بكود المصدر الكامل والوصول إلى الوثائق ، وقاموا بمراجعة واختبار دائرة zkEVM وأداة Boojum ، باستخدام طرق الاختبار الآلي واليدوية.

بوجوم: من المراجعة إلى الاختبار

يقودنا هذا اليوم إلى الخطوة التالية في طرحنا التدريجي: Mainnet Shadow Mode! يسعدنا أن نعلن أننا نقوم الآن بتشغيل نظام الإثبات الجديد بالتوازي مع النظام الحالي ، على الرغم من أن Boojum حاليًا في مرحلة تجريبية فقط. لقد بدأنا في إنشاء والتحقق من صحة "أدلة الظل" لكتل mainnet.

أدلة الظل هذه غير مطلوبة لإصدار mainnet من zkSync Era - سيظل هذا مدفوعًا بنظام الإثبات الحالي. نحن نتحقق فقط من إثباتات الظل هذه لمزيد من الاختبار وتحسين النظام ، ولكن باستخدام بيانات الإنتاج الحقيقية لنشاط مستخدم zkSync Era.

بوجوم: من الاختبار إلى Mainnet

كما هو الحال مع كل ما نقوم به ، تعتبر السلامة دائمًا أولوية قصوى. سننظر في الترحيل فقط عندما نكون راضين تمامًا عن اختبارنا للنظام الجديد وسنشارك المزيد من التفاصيل في الأسابيع والأشهر القادمة. نخطط أيضًا لإجراء مزيد من عمليات التدقيق والتقييمات الأمنية لجعل هذه الترقية المثيرة أقرب إلى النشر الكامل والتخلص التدريجي من نظام التصديق الحالي.

نعتقد أن Boojum هي المرحلة التالية في zkEVM الأكثر أمانًا وقابلية للتطوير والفعالية.