ZK coprocesador: una nueva paradigma para las aplicaciones de Cadena de bloques
Los coprocesadores en el campo de la informática son responsables de realizar tareas complejas para la CPU. Por ejemplo, en 2013, Apple lanzó el coprocesador M7 para mejorar la sensibilidad al movimiento de los dispositivos inteligentes, y en 2007, Nvidia presentó el coprocesador GPU que se encarga de tareas como la renderización gráfica. Los coprocesadores pueden descargar código complejo y de alto rendimiento, permitiendo que la CPU maneje partes más flexibles.
En la cadena de bloques de Ethereum existen dos problemas que limitan el desarrollo de aplicaciones:
Las altas tarifas de Gas limitan el alcance del desarrollo de aplicaciones en la cadena de bloques. La mayoría del código de contratos se centra en operaciones de activos, y las operaciones complejas requieren una gran cantidad de Gas, lo que obstaculiza la adopción generalizada de aplicaciones y usuarios.
Los contratos inteligentes solo pueden acceder a los datos de los últimos 256 bloques. Las futuras actualizaciones harán que los nodos completos dejen de almacenar los datos de bloques antiguos. La falta de datos dificulta la aparición de aplicaciones innovadoras basadas en datos, limitando la aparición de productos de "adopción masiva".
Estos problemas surgen del hecho de que el diseño original de la cadena de bloques de Ethereum no está destinado a manejar tareas de cálculo intensivo y de datos. Para ser compatibles con estas aplicaciones, es necesario introducir el concepto de coprocesador. La cadena de Ethereum actúa como la CPU, mientras que el coprocesador es similar a la GPU, encargándose de las tareas de cálculo y datos intensivos. Combinado con la tecnología ZK, se puede garantizar que el coprocesador realice cálculos y uso de datos de manera confiable fuera de la cadena.
El rango de aplicaciones de los procesadores ZK es amplio, abarcando redes sociales, juegos, DeFi, sistemas de gestión de riesgos, oráculos, almacenamiento de datos, entrenamiento de modelos grandes, entre otros. En teoría, las funciones que pueden ser realizadas por aplicaciones Web2 también pueden ser realizadas por los procesadores ZK, utilizando Ethereum como capa de liquidación para proteger la seguridad de las aplicaciones.
Actualmente, las definiciones de los procesadores ZK en la industria no son del todo iguales; términos como ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, entre otros, pertenecen a esta categoría y pueden ayudar a consultar datos completos en la cadena, datos confiables fuera de la cadena y resultados de cálculos fuera de la cadena. Desde cierto punto de vista, Layer2 también puede considerarse como un procesador auxiliar de Ethereum.
Vista general del proyecto de coprocesadores
Los proyectos de coprosesor más conocidos actualmente se dividen en tres grandes categorías: índice de datos en la cadena, oráculos y ZKML. El proyecto General-ZKM abarca los tres escenarios. Los diferentes proyectos utilizan diferentes máquinas virtuales fuera de la cadena, como Delphinus que se centra en zkWASM y Risc Zero que se centra en la arquitectura Risc-V.
Arquitectura de tecnología de coprocessadores
El siguiente análisis de varios proyectos típicos de procesadores ZK de propósito general, explora las similitudes y diferencias en su diseño técnico y de mecanismos.
Risc Zero
El coprocesador ZK de Risc Zero se llama Bonsai, y es un conjunto de componentes de prueba de conocimiento cero independiente de la cadena. Basado en la arquitectura del conjunto de instrucciones Risc-V, admite varios lenguajes como Rust, C++, Solidity, Go, entre otros. Las funciones principales incluyen:
zkVM genérico, que puede ejecutar cualquier máquina virtual en un entorno de conocimiento cero/verificable.
Sistema de generación de pruebas ZK que se puede integrar directamente en contratos inteligentes o en la Cadena de bloques.
Rollup general, distribuir el cálculo probado en Bonsai a la cadena.
Los componentes clave de Bonsai incluyen la red de demostradores, el Request Pool, el motor Rollup, el Image Hub, el State Store y el Proving Marketplace, entre otros.
Lagrange
Lagrange tiene como objetivo construir coprocesadores y bases de datos verificables, que contengan datos históricos de la cadena de bloques, facilitando el desarrollo de aplicaciones sin necesidad de confianza. Sus funciones principales incluyen:
Base de datos verificable: almacenamiento de contratos inteligentes en la cadena de bloques, reconstrucción del almacenamiento, estado y bloques de la Cadena de bloques.
Cálculo basado en el principio de MapReduce: se utiliza la separación de datos en múltiples instancias de cálculo paralelo, y finalmente se integran los resultados.
El diseño de base de datos de Lagrange abarca datos de almacenamiento de contratos, datos de estado de EOA y datos de bloques. Su máquina virtual ZKMR utiliza dos pasos, Map y Reduce, para realizar cálculos y pruebas.
Succinct
Succinct Network se dedica a integrar hechos programables en cada etapa del desarrollo de la Cadena de bloques. Su coprocesador soporta varios lenguajes de programación, incluyendo Solidity y lenguajes específicos de dominio de conocimiento cero. El ZKVM fuera de la cadena de Succinct se llama SP(Succinct Processor), y soporta Rust y otros lenguajes LLVM.
Análisis comparativo
Al comparar los procesadores de ZK más comunes, se deben considerar los siguientes factores:
Capacidad de indexación/sincronización de datos
Tecnología ZK adoptada ( SNARKs vs STARKs )
¿Se admite la recursión?
Eficiencia del sistema de prueba
Situación de cooperación ecológica
Financiamiento y apoyo de VC
En general, las rutas técnicas de los diferentes proyectos tienden a converger, como el uso de envolturas de STARKs a SNARKs, el soporte para la recursividad, la construcción de redes de probadores y mercados de potencia de cálculo en la nube, entre otros. En un contexto de similitud técnica, la fortaleza del equipo y los recursos ecológicos de los VC detrás podrían convertirse en factores clave de competencia.
Diferencias entre el coprocesador y Layer2
A diferencia de Layer2 orientado al usuario, el coprocesador está orientado a aplicaciones. Puede actuar como un componente de aceleración o un componente modular, utilizado en los siguientes escenarios:
Como componente de máquina virtual fuera de la cadena de ZK Layer2
Proporcionar potencia de cálculo fuera de la cadena para aplicaciones de cadena pública
Como oráculo para obtener datos verificables de otras cadenas en aplicaciones de cadena de bloques públicas.
Actuar como un puente entre cadenas para la transmisión de mensajes
El coprocesador ofrece el potencial de sincronización de datos en tiempo real en toda la cadena y de computación confiable de alto rendimiento y bajo costo, que se puede utilizar para reestructurar varios middleware de la Cadena de bloques.
Desafíos enfrentados por los coprocesadores
La barrera de entrada al desarrollo es alta, se necesitan dominar lenguajes y herramientas específicas.
La industria se encuentra en una etapa temprana, los estándares de rendimiento son complejos y el panorama aún no está claro.
La infraestructura básica, como el hardware, aún no está completamente lista.
La ruta técnica es similar, lo que dificulta lograr una ventaja técnica significativa.
Resumen y perspectivas
La tecnología ZK tiene una gran versatilidad y se espera que reestructure múltiples aspectos clave en el ecosistema de la cadena de bloques. El procesador ZK de propósito general es una de las herramientas importantes para la implementación de la tecnología ZK, y su ámbito de aplicación abarca casi todos los escenarios de dapp.
La adopción masiva de los coprocesadores ZK necesita cumplir con dos indicadores clave: una base de datos comprobable en tiempo real de toda la cadena y un cálculo fuera de la cadena de bajo costo. A medida que se logren gradualmente estos objetivos, se espera que el paradigma de desarrollo de software sufra una transformación fundamental. La aplicación comercial de los chips de potencia ZK será un requisito importante para el despliegue masivo de los coprocesadores ZK.
Aunque la innovación es relativamente escasa en el ciclo actual, este es precisamente el período clave para construir la próxima generación de tecnologías y aplicaciones de "adopción masiva". Se espera que en el próximo ciclo, la cadena de bloques ZK se comercialice. Ahora es el momento de centrarse en aquellas tecnologías centrales que realmente pueden soportar las interacciones en la cadena de miles de millones de usuarios de Web3.
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ZK coprocesador: un nuevo paradigma para reconstruir las aplicaciones de Cadena de bloques
ZK coprocesador: una nueva paradigma para las aplicaciones de Cadena de bloques
Los coprocesadores en el campo de la informática son responsables de realizar tareas complejas para la CPU. Por ejemplo, en 2013, Apple lanzó el coprocesador M7 para mejorar la sensibilidad al movimiento de los dispositivos inteligentes, y en 2007, Nvidia presentó el coprocesador GPU que se encarga de tareas como la renderización gráfica. Los coprocesadores pueden descargar código complejo y de alto rendimiento, permitiendo que la CPU maneje partes más flexibles.
En la cadena de bloques de Ethereum existen dos problemas que limitan el desarrollo de aplicaciones:
Las altas tarifas de Gas limitan el alcance del desarrollo de aplicaciones en la cadena de bloques. La mayoría del código de contratos se centra en operaciones de activos, y las operaciones complejas requieren una gran cantidad de Gas, lo que obstaculiza la adopción generalizada de aplicaciones y usuarios.
Los contratos inteligentes solo pueden acceder a los datos de los últimos 256 bloques. Las futuras actualizaciones harán que los nodos completos dejen de almacenar los datos de bloques antiguos. La falta de datos dificulta la aparición de aplicaciones innovadoras basadas en datos, limitando la aparición de productos de "adopción masiva".
Estos problemas surgen del hecho de que el diseño original de la cadena de bloques de Ethereum no está destinado a manejar tareas de cálculo intensivo y de datos. Para ser compatibles con estas aplicaciones, es necesario introducir el concepto de coprocesador. La cadena de Ethereum actúa como la CPU, mientras que el coprocesador es similar a la GPU, encargándose de las tareas de cálculo y datos intensivos. Combinado con la tecnología ZK, se puede garantizar que el coprocesador realice cálculos y uso de datos de manera confiable fuera de la cadena.
El rango de aplicaciones de los procesadores ZK es amplio, abarcando redes sociales, juegos, DeFi, sistemas de gestión de riesgos, oráculos, almacenamiento de datos, entrenamiento de modelos grandes, entre otros. En teoría, las funciones que pueden ser realizadas por aplicaciones Web2 también pueden ser realizadas por los procesadores ZK, utilizando Ethereum como capa de liquidación para proteger la seguridad de las aplicaciones.
Actualmente, las definiciones de los procesadores ZK en la industria no son del todo iguales; términos como ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, entre otros, pertenecen a esta categoría y pueden ayudar a consultar datos completos en la cadena, datos confiables fuera de la cadena y resultados de cálculos fuera de la cadena. Desde cierto punto de vista, Layer2 también puede considerarse como un procesador auxiliar de Ethereum.
Vista general del proyecto de coprocesadores
Los proyectos de coprosesor más conocidos actualmente se dividen en tres grandes categorías: índice de datos en la cadena, oráculos y ZKML. El proyecto General-ZKM abarca los tres escenarios. Los diferentes proyectos utilizan diferentes máquinas virtuales fuera de la cadena, como Delphinus que se centra en zkWASM y Risc Zero que se centra en la arquitectura Risc-V.
Arquitectura de tecnología de coprocessadores
El siguiente análisis de varios proyectos típicos de procesadores ZK de propósito general, explora las similitudes y diferencias en su diseño técnico y de mecanismos.
Risc Zero
El coprocesador ZK de Risc Zero se llama Bonsai, y es un conjunto de componentes de prueba de conocimiento cero independiente de la cadena. Basado en la arquitectura del conjunto de instrucciones Risc-V, admite varios lenguajes como Rust, C++, Solidity, Go, entre otros. Las funciones principales incluyen:
Los componentes clave de Bonsai incluyen la red de demostradores, el Request Pool, el motor Rollup, el Image Hub, el State Store y el Proving Marketplace, entre otros.
Lagrange
Lagrange tiene como objetivo construir coprocesadores y bases de datos verificables, que contengan datos históricos de la cadena de bloques, facilitando el desarrollo de aplicaciones sin necesidad de confianza. Sus funciones principales incluyen:
El diseño de base de datos de Lagrange abarca datos de almacenamiento de contratos, datos de estado de EOA y datos de bloques. Su máquina virtual ZKMR utiliza dos pasos, Map y Reduce, para realizar cálculos y pruebas.
Succinct
Succinct Network se dedica a integrar hechos programables en cada etapa del desarrollo de la Cadena de bloques. Su coprocesador soporta varios lenguajes de programación, incluyendo Solidity y lenguajes específicos de dominio de conocimiento cero. El ZKVM fuera de la cadena de Succinct se llama SP(Succinct Processor), y soporta Rust y otros lenguajes LLVM.
Análisis comparativo
Al comparar los procesadores de ZK más comunes, se deben considerar los siguientes factores:
En general, las rutas técnicas de los diferentes proyectos tienden a converger, como el uso de envolturas de STARKs a SNARKs, el soporte para la recursividad, la construcción de redes de probadores y mercados de potencia de cálculo en la nube, entre otros. En un contexto de similitud técnica, la fortaleza del equipo y los recursos ecológicos de los VC detrás podrían convertirse en factores clave de competencia.
Diferencias entre el coprocesador y Layer2
A diferencia de Layer2 orientado al usuario, el coprocesador está orientado a aplicaciones. Puede actuar como un componente de aceleración o un componente modular, utilizado en los siguientes escenarios:
El coprocesador ofrece el potencial de sincronización de datos en tiempo real en toda la cadena y de computación confiable de alto rendimiento y bajo costo, que se puede utilizar para reestructurar varios middleware de la Cadena de bloques.
Desafíos enfrentados por los coprocesadores
Resumen y perspectivas
La tecnología ZK tiene una gran versatilidad y se espera que reestructure múltiples aspectos clave en el ecosistema de la cadena de bloques. El procesador ZK de propósito general es una de las herramientas importantes para la implementación de la tecnología ZK, y su ámbito de aplicación abarca casi todos los escenarios de dapp.
La adopción masiva de los coprocesadores ZK necesita cumplir con dos indicadores clave: una base de datos comprobable en tiempo real de toda la cadena y un cálculo fuera de la cadena de bajo costo. A medida que se logren gradualmente estos objetivos, se espera que el paradigma de desarrollo de software sufra una transformación fundamental. La aplicación comercial de los chips de potencia ZK será un requisito importante para el despliegue masivo de los coprocesadores ZK.
Aunque la innovación es relativamente escasa en el ciclo actual, este es precisamente el período clave para construir la próxima generación de tecnologías y aplicaciones de "adopción masiva". Se espera que en el próximo ciclo, la cadena de bloques ZK se comercialice. Ahora es el momento de centrarse en aquellas tecnologías centrales que realmente pueden soportar las interacciones en la cadena de miles de millones de usuarios de Web3.