Baca pemutakhiran zkSync Boojum dalam satu artikel: zkEVM yang lebih aman dan efisien

Penulis asli: zkSync

Kompilasi teks asli: Deep Tide TechFlow

Memahami pemutakhiran zkSync Boojum dalam satu artikel: ZkEVM yang lebih aman dan lebih efisien

###TLDR

  • Tingkatkan: Era zkSync sedang bertransisi ke sistem bukti Boojum baru tanpa regenerasi.
  • Performa: Boojum mendemonstrasikan performa pembuktian yang canggih, melengkapi penyortir Era zkSync, yang sudah dapat menangani lebih dari 100 TPS.
  • Desentralisasi: Prover Boojum hanya membutuhkan RAM 16 GB, yang dapat mewujudkan desentralisasi prover skala besar di masa mendatang.

Misi zkSync adalah untuk memajukan kebebasan pribadi untuk semua - untuk membuat kepemilikan diri digital dapat diakses secara universal dengan membangun jaringan blockchain yang tidak dapat dipercaya, aman, tanpa izin, terjangkau, mudah digunakan, tangguh, dan dapat diskalakan tanpa batas.

Sesuai dengan misi ini, versi alfa dari Era zkSync dibuka untuk umum lebih dari tiga bulan yang lalu, dan tanggapannya sangat fenomenal. Sorotan jaringan:

  • Total nilai TVL terkunci 577 juta USD (Sumber: L 2B makan);
  • 23.750.000 transaksi dalam 30 hari terakhir - terbanyak dari semua L2 (sumber: L 2B makan);
  • 9.735 kode sumber kontrak pintar terverifikasi.

Pada bulan Maret 2023, Era zkSync berbasis SNARK lahir, memanfaatkan kerangka kerja sirkuit yang telah teruji pertempuran yang telah mendukung zkSync Lite di mainnet selama hampir tiga tahun. Namun, kami tahu ini bukan versi terakhir dari sistem bukti Era zkSync, dan oleh karena itu merancang sistem untuk memungkinkan kami membuat perubahan mendasar tanpa membuatnya ulang. Ini berarti kami dapat menerapkan pemutakhiran kriptografi besar tanpa mengganggu pengembang dan pengguna.

Di belakang layar, kami telah mengerjakan pemutakhiran kriptografi sejak lama. Hari ini, kami dengan senang hati mengumumkan pemutakhiran pertama: Era zkSync bertransisi ke sistem proof-of-STARK baru yang disebut "Boojum".

Temui Boojum

Boojum adalah perpustakaan aritmatika dan kendala berbasis Rust yang kami gunakan untuk mengimplementasikan sirkuit ZK, versi zkSync Era dan ZK Stack yang ditingkatkan.

Apa itu Boojum?

Fitur Boojum:

  • Aritmatika PLONK: Dalam konteks protokol tanpa pengetahuan, aritmatika adalah proses mengubah perhitungan umum ke dalam bentuk matematika. Seperti sistem pembuktian saat ini, sistem pemutakhiran masih menggunakan aritmatika gaya PLONK. Dengan pendekatan ini, sirkuit ZK lebih mudah ditulis daripada beberapa alternatif, membuat sistem lebih mudah untuk dikembangkan, diaudit, dipelihara, dan ditingkatkan.
  • Skema komitmen yang kuat: Di jantung Boojum terletak skema komitmen FRI, komponen kunci yang memungkinkan kita berkomitmen pada polinomial terikat dan kemudian secara efisien membuktikan bahwa pembukaan yang diklaim (dari polinomial) memang polinomial derajat rendah.
  • Efisiensi sistem: Meskipun pembuatan saksi kadang-kadang diabaikan ketika orang berbicara tentang kinerja pembuktian, dalam versi sistem pembuktian saat ini kami telah mencapai titik di mana pemverifikasi GPU yang dioptimalkan sangat efisien sehingga waktu pembuatan saksi sebanding dengan pembuatan bukti. waktunya cukup. Dengan Boojum, kami menyediakan pembuatan saksi yang diparalelkan secara otomatis (jika grafik dependensi mengizinkannya), dengan tetap mempertahankan kesederhanaan dalam menentukan fungsi pembuatan saksi.
  • Kemudahan ekstensibilitas: abstraksi sistem batasan dasar sangat bersih, tetapi memungkinkan pengguna untuk menambahkan tipe gerbang kustom dengan berbagai cara, seperti menambahkan beberapa polinomial khusus ke dalamnya, atau menggunakan kembali apa yang disebut "kolom umum". Setelah pengguna menentukan geometri sederhana untuk sirkuit mereka, antarmuka ekstensi menyediakan kemampuan untuk secara otomatis menghasilkan pembukti, pemverifikasi, dan pemverifikasi rekursif. Hal ini memungkinkan proses pengembangan yang sangat efisien; jika pengguna mengubah struktur sirkuit dan memilih jenis gerbang yang berbeda untuk digunakan, mereka cukup memanggil antarmuka lagi dan itu akan membuat ulang kunci dan memastikan mereka menggunakan pembukti dan pemverifikasi yang benar.
  • Tumpukan tunggal: Dengan Boojum, semua hal di atas hanya dapat diekspresikan menggunakan Rust standar dan idiomatis, memanfaatkan kekuatan ekspresif dari sistem jenisnya. Bagian intensif komputasi GPU Prover ditulis dalam CUDA C++, tetapi kami menyediakan binding Rust untuk komposisi.

Boojum menggunakan bidang bilangan prima dengan ukuran 2^64 - 2^32 + 1 (disebut "bidang Goldilocks") secara default, dan menyediakan implementasi primitif pengikatan bidang terkait, seperti fungsi hash Poseidon 2, dan Implementasi berbasis tabel pencarian primitif kriptografi yang lebih standar, seperti SHA 256, Keccak 256, dan Blake 2 s.

Yang penting, pada langkah terakhir, kami akan membungkus bukti STARK dengan SNARK berbasis pasangan yang tidak transparan dan memverifikasi SNARK ini di Ethereum. Bukti ini jauh lebih kecil dan lebih murah untuk diverifikasi; langkah ini mengurangi biaya sistem bukti dan juga transaksi itu sendiri.

Mengapa memilih Boojum?

Saat mendesain Boojum, ada dua faktor utama di balik keputusan tersebut: (1) performa bukti kelas dunia, dan (2) pengurangan persyaratan perangkat keras untuk desentralisasi.

Performa Kelas Dunia

Sistem berbasis SNARK saat ini, meskipun efektif untuk saat ini, tidak dapat menskalakan transaksi bervolume tinggi dan hampir real-time di ZK Stack. Tujuan masa depan Era zkSync yang berjalan sebagai Hyperchain adalah untuk mendukung sistem ini di tahun-tahun mendatang. Visi kami untuk sistem ini adalah bahwa pembuktian dapat dibuat dan diverifikasi dengan murah dan cepat, memungkinkan finalitas yang cepat dan interoperabilitas antara Hyperchain.

Performa sistem bukti secara langsung memengaruhi biaya yang dibayarkan pengguna untuk transaksi mereka, dan biaya ini harus mendekati nol seiring waktu. Versi sistem pembuktian saat ini cukup efisien untuk membuat zkEVM dan memproses jutaan transaksi hanya dalam beberapa bulan, tetapi dengan Boojum kami dapat melakukan lebih baik lagi!

Untuk mengukur waktu pembuatan bukti jaringan (dan metrik utama lainnya yang terkait dengan kinerja), kami bermitra dengan Celer, yang timnya memiliki pengalaman luas dalam pembandingan dan analisis berbagai sistem bukti. Pada gambar di bawah, Anda dapat melihat bahwa Boojum bekerja sangat baik di sebagian besar sistem yang diprofilkan. Hasilnya berbicara sendiri: implementasi kami menunjukkan kinerja pembuktian kelas dunia dan, sepengetahuan kami, adalah sistem pembuktian tercepat yang saat ini digunakan dalam produksi.

Untuk perbandingan yang adil, Celer menjalankan tolok ukur ini pada pembukti berbasis CPU, tetapi sistem mainnet kami menggunakan pembukti berbasis GPU, yang jauh lebih cepat.

Memahami pemutakhiran zkSync Boojum dalam satu artikel: ZkEVM yang lebih aman dan lebih efisien

Pindah ke sistem bukti berbasis STARK menunjukkan peningkatan kinerja yang signifikan dan akan membantu memastikan finalitas dan latensi rendah untuk mendukung peningkatan level aktivitas untuk Era zkSync dan sistem berbasis ZK Stack lainnya.

Mengurangi persyaratan perangkat keras terdesentralisasi

Hasil kinerja ini sangat mengesankan ketika seseorang mempertimbangkan bahwa ini bukan satu-satunya metrik yang kami optimalkan - kami ingin meningkatkan kinerja sistem sekaligus mengurangi persyaratan perangkat keras untuk menjalankannya.

Sistem bukti yang umum digunakan saat ini, termasuk sistem kami yang sudah ada, memiliki persyaratan perangkat keras yang relatif tinggi. Sistem pembuktian kami saat ini berjalan pada satu set GPU A100 dengan masing-masing RAM 80 GB. Kebutuhan akan mesin yang mahal dan kuat menimbulkan hambatan signifikan bagi tujuan kami: masa depan pembuatan bukti terdesentralisasi yang digerakkan oleh pengguna. Untuk mencapai tujuan ini, tidak cukup membuat pembuatan bukti tanpa izin; pengguna tidak perlu mesin mahal dengan ratusan gigabyte RAM untuk berpartisipasi.

Ini adalah area lain di mana kami telah membuat kemajuan yang sangat mengesankan! Prover GPU kami untuk Boojum hanya membutuhkan RAM 16 GB, dan ambang rendah ini merupakan langkah penting untuk masa depan yang kami impikan. Proof berbasis CPU juga dapat menggunakan RAM sesedikit 64 GB, yang kami harap dapat turun hingga 32 GB dan memanfaatkan sepenuhnya prosesor multi-core modern.

Terakhir, sequencer berbasis Rust zkSync Era sudah dapat menangani lebih dari 100 transaksi per detik (TPS). Pengenalan sistem pembuktian baru tidak hanya meningkatkan kinerja, tetapi juga mengurangi persyaratan perangkat keras, menjadikannya pelengkap yang ideal untuk sequencer. Peningkatan kinerja yang dibawa oleh Boojum berarti sistem dapat membuktikan transaksi lebih cepat, sementara persyaratan perangkat keras yang berkurang meningkatkan akses jaringan ke mesin yang lebih murah untuk skalabilitas horizontal yang lebih tinggi.

Perjalanan mainnet Boojum

Tim telah menghabiskan waktu berbulan-bulan untuk mengembangkan pemutakhiran ini, dan kami senang telah mencapai tahap pengujian sistem di mainnet. Kami juga ingin berbagi beberapa cerita sejauh ini.

Tingkatkan Era zkSync

Pertama, desain Era zkSync memungkinkan kami untuk memutakhirkan setiap komponen dari waktu ke waktu, dan sistem pembuktian tidak terkecuali.

Mirip dengan Ethereum, kami menggunakan struktur data pohon Merkle untuk menyimpan informasi tentang status jaringan. Mengingat bahwa kami sedang membuktikan pernyataan tentang keadaan sistem, informasi ini diperlukan untuk membuktikan sistem. Untuk pohon Merkle ini (dan cara sistem bukti berinteraksi dengannya), keputusan desain utama adalah menggunakan fungsi hash non-aljabar, khususnya Blake 2 s. Jika kami hanya mengoptimalkan untuk kemudahan pembuatan bukti, kami akan menggunakan fungsi hash aljabar (mis. Poseidon 2), tetapi pilihan ini memasangkan status yang dapat diamati untuk membuktikan parameter sistem - seperti pilihan bidang bilangan prima. Setiap peningkatan pada sistem pembuktian kemudian memerlukan regenerasi negara yang lengkap.

Perjalanan Boojum Dari Desain ke Ulasan

Sekitar sebulan yang lalu, kami mulai merampungkan versi menyeluruh dari implementasi sistem bukti baru kami. Mengingat kerumitan perubahan ini dan pentingnya kebenaran sistem, kami memulai serangkaian audit internal dan eksternal.

Pada saat itu, sirkuit zkEVM dan perpustakaan aritmatika Boojum masih dalam pengembangan aktif, tetapi kami bekerja dengan auditor keamanan eksternal untuk fokus pada identifikasi awal potensi masalah dengan kewarasan sirkuit utama dan komponen Boojum kami. Kami bekerja sama, memberi mereka kode sumber lengkap dan akses dokumentasi, dan mereka meninjau dan menguji sirkuit zkEVM dan gadget Boojum, menggunakan metode pengujian otomatis dan manual.

Boojum: Dari ulasan hingga pengujian

Ini membawa kita ke hari ini, langkah selanjutnya dalam peluncuran bertahap kami: Mainnet Shadow Mode! Kami dengan senang hati mengumumkan bahwa kami sekarang menjalankan sistem pembuktian baru secara paralel dengan yang sudah ada, meskipun Boojum saat ini hanya dalam versi beta. Kami telah mulai membuat dan memvalidasi "bukti bayangan" dari blok mainnet.

Bukti bayangan ini tidak diperlukan untuk versi mainnet Era zkSync - ini masih akan didorong oleh sistem bukti yang ada. Kami hanya memvalidasi bukti bayangan ini untuk menguji dan mengoptimalkan sistem lebih lanjut, tetapi menggunakan data produksi nyata dari aktivitas pengguna Era zkSync.

Boojum: Dari Pengujian ke Mainnet

Seperti semua yang kami lakukan, keselamatan selalu menjadi prioritas utama. Kami akan mempertimbangkan untuk melakukan migrasi hanya jika kami benar-benar puas dengan pengujian sistem baru kami dan akan membagikan detail lebih lanjut dalam beberapa minggu dan bulan mendatang. Kami juga berencana untuk melakukan audit lebih lanjut dan penilaian keamanan untuk membawa pemutakhiran yang menarik ini lebih dekat ke penerapan penuh dan menghentikan sistem pengesahan saat ini.

Kami percaya bahwa Boojum adalah tahap selanjutnya dalam zkEVM yang lebih aman, terukur, dan efisien.

Lihat Asli
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
  • Hadiah
  • Komentar
  • Bagikan
Komentar
0/400
Tidak ada komentar
  • Sematkan
Perdagangkan Kripto Di Mana Saja Kapan Saja
qrCode
Pindai untuk mengunduh aplikasi Gate
Komunitas
Bahasa Indonesia
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)