Các bộ đồng xử lý trong lĩnh vực máy tính chịu trách nhiệm xử lý các tác vụ phức tạp cho CPU. Ví dụ, vào năm 2013, Apple đã giới thiệu bộ đồng xử lý M7 để nâng cao độ nhạy chuyển động của thiết bị thông minh, trong khi bộ đồng xử lý GPU mà Nvidia đề xuất vào năm 2007 chịu trách nhiệm cho việc xử lý đồ họa và các tác vụ khác. Bộ đồng xử lý có thể giảm tải mã phức tạp và yêu cầu hiệu suất cao, cho phép CPU xử lý các phần linh hoạt hơn.
Trên chuỗi Ethereum có hai vấn đề hạn chế sự phát triển của ứng dụng:
Phí Gas cao khiến việc phát triển các ứng dụng trên chuỗi bị hạn chế. Hầu hết các mã hợp đồng chỉ xoay quanh việc thao tác tài sản, các thao tác phức tạp cần rất nhiều Gas, cản trở việc ứng dụng và người dùng được chấp nhận rộng rãi.
Hợp đồng thông minh chỉ có thể truy cập dữ liệu của 256 khối gần đây. Các bản nâng cấp trong tương lai sẽ khiến các nút đầy đủ không còn lưu trữ dữ liệu khối trong quá khứ. Sự thiếu hụt dữ liệu khiến các ứng dụng đổi mới dựa trên dữ liệu khó xuất hiện, hạn chế sự xuất hiện của các sản phẩm "chấp nhận quy mô lớn".
Những vấn đề này xuất phát từ việc thiết kế ban đầu của blockchain Ethereum không phải để xử lý một lượng lớn các tác vụ tính toán và dữ liệu. Để tương thích với những ứng dụng này, cần phải giới thiệu khái niệm về bộ đồng xử lý. Chuỗi Ethereum như CPU, bộ đồng xử lý giống như GPU, xử lý các tác vụ tính toán và dữ liệu. Kết hợp với công nghệ ZK, có thể đảm bảo rằng bộ đồng xử lý thực hiện các phép toán và sử dụng dữ liệu đáng tin cậy ngoài chuỗi.
Phạm vi ứng dụng của bộ xử lý ZK rất rộng, bao gồm mạng xã hội, trò chơi, DeFi, hệ thống quản lý rủi ro, oracle, lưu trữ dữ liệu, đào tạo mô hình lớn, v.v. Về lý thuyết, các chức năng mà ứng dụng Web2 có thể thực hiện, bộ xử lý ZK đều có thể thực hiện và sử dụng Ethereum làm lớp thanh toán để bảo vệ an toàn cho ứng dụng.
Hiện tại, định nghĩa về ZK đồng xử lý trong ngành không hoàn toàn giống nhau, như ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, v.v. đều thuộc loại này, có thể hỗ trợ truy vấn dữ liệu hoàn chỉnh trên chuỗi, dữ liệu đáng tin cậy bên ngoài chuỗi và kết quả tính toán bên ngoài chuỗi. Từ một góc độ nào đó, Layer2 cũng có thể được coi là đồng xử lý của Ethereum.
Tổng quan về dự án bộ xử lý đồng
Các dự án phối hợp nổi tiếng hiện nay chủ yếu được chia thành ba loại lớn: chỉ mục dữ liệu trên chuỗi, oracle và ZKML. Dự án General-ZKM bao gồm cả ba tình huống. Các máy ảo ngoại tuyến mà các dự án khác nhau sử dụng là khác nhau, ví dụ như Delphinus tập trung vào zkWASM, Risc Zero tập trung vào kiến trúc Risc-V.
Kiến trúc công nghệ hợp xử lý
Dưới đây là phân tích một số dự án bộ xử lý ZK đồng xử lý đa năng điển hình, thảo luận về sự khác nhau và tương đồng trong thiết kế công nghệ và cơ chế của chúng.
Risc Zero
Bộ đồng xử lý ZK của Risc Zero được gọi là Bonsai, là một bộ thành phần chứng minh không kiến thức không liên quan đến chuỗi. Dựa trên kiến trúc tập lệnh Risc-V, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ như Rust, C++, Solidity, Go. Các chức năng chính bao gồm:
zkVM tổng quát, có thể chạy bất kỳ máy ảo nào trong môi trường không biết/được xác minh.
Hệ thống sinh ra chứng minh ZK có thể được tích hợp trực tiếp vào hợp đồng thông minh hoặc chuỗi.
Rollup chung, phân phối tính toán đã được chứng minh trên Bonsai lên chuỗi.
Các thành phần chính của Bonsai bao gồm mạng chứng thực, Request Pool, động cơ Rollup, Image Hub, State Store và Marketplace chứng minh.
Lagrange
Lagrange nhằm mục đích xây dựng bộ đồng xử lý và cơ sở dữ liệu có thể xác thực, bao gồm dữ liệu lịch sử blockchain, thuận tiện cho việc phát triển các ứng dụng không cần tin cậy. Các chức năng cốt lõi của nó bao gồm:
Cơ sở dữ liệu có thể xác minh: Lưu trữ hợp đồng thông minh chuỗi chỉ mục, tái cấu trúc Blockchain lưu trữ, trạng thái và khối.
Tính toán dựa trên nguyên tắc MapReduce: sử dụng dữ liệu tách rời nhiều phiên bản tính toán song song, cuối cùng tích hợp kết quả.
Thiết kế cơ sở dữ liệu của Lagrange bao gồm dữ liệu lưu trữ hợp đồng, dữ liệu trạng thái EOA và dữ liệu khối. Máy ảo ZKMR của nó sử dụng hai bước Map và Reduce để thực hiện tính toán và chứng minh.
Succinct
Succinct Network cam kết tích hợp các sự thật có thể lập trình vào mọi khía cạnh của phát triển blockchain. Bộ đồng xử lý của nó hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, bao gồm Solidity và ngôn ngữ lĩnh vực không kiến thức chuyên dụng. ZKVM ngoài chuỗi của Succinct được gọi là SP(Succinct Processor), hỗ trợ Rust và các ngôn ngữ LLVM khác.
Phân tích so sánh
Khi so sánh các bộ xử lý ZK đồng thời phổ biến, cần xem xét các yếu tố sau:
Khả năng chỉ mục/dồng bộ dữ liệu
Công nghệ ZK được sử dụng (SNARKs so với STARKs )
Có hỗ trợ đệ quy không
Hiệu suất hệ thống chứng minh
Tình hình hợp tác sinh thái
Hỗ trợ tài chính và VC
Tổng thể, các dự án có xu hướng tương đồng về con đường công nghệ, như việc sử dụng các gói STARKs đến SNARKs, hỗ trợ đệ quy, xây dựng mạng chứng minh và thị trường điện toán đám mây, v.v. Trong bối cảnh công nghệ tương tự, sức mạnh của đội ngũ và tài nguyên sinh thái của các VC đứng sau có thể trở thành yếu tố cạnh tranh then chốt.
Sự khác biệt giữa bộ xử lý hợp tác và Layer2
Khác với Layer2 hướng đến người dùng, bộ đồng xử lý hướng đến ứng dụng. Nó có thể hoạt động như một thành phần tăng tốc hoặc thành phần mô-đun, được sử dụng trong các tình huống sau:
Là thành phần máy ảo ngoài chuỗi của ZK Layer2
Cung cấp sức mạnh tính toán ngoài chuỗi cho ứng dụng chuỗi công khai
Làm oracle để lấy dữ liệu có thể xác minh từ các chuỗi khác cho ứng dụng chuỗi công.
Đóng vai trò như cầu nối liên chuỗi để truyền tải tin nhắn
Bộ xử lý đồng xử lý mang lại tiềm năng đồng bộ dữ liệu theo thời gian thực toàn chuỗi và tính toán đáng tin cậy hiệu suất cao với chi phí thấp, có thể được sử dụng để tái cấu trúc các phần mềm trung gian khác nhau của Blockchain.
Thách thức đối với bộ xử lý đồng xử lý
Rào cản phát triển cao, cần phải nắm vững ngôn ngữ và công cụ cụ thể.
Ngành đang ở giai đoạn đầu, tiêu chuẩn hiệu suất phức tạp, cấu trúc vẫn chưa rõ ràng.
Cơ sở hạ tầng như phần cứng vẫn chưa hoàn toàn sẵn sàng.
Đường dẫn công nghệ tương tự, khó đạt được sự dẫn đầu rõ rệt về mặt công nghệ.
Tóm tắt và triển vọng
Công nghệ ZK có tính phổ quát rất mạnh, hứa hẹn sẽ tái cấu trúc nhiều khâu quan trọng trong hệ sinh thái blockchain. Bộ xử lý ZK đa năng là một trong những công cụ quan trọng để hiện thực hóa công nghệ ZK, với ranh giới ứng dụng bao trùm hầu như tất cả các kịch bản dapp.
Việc áp dụng quy mô lớn của bộ xử lý đồng ZK cần phải đáp ứng hai tiêu chí quan trọng: cơ sở dữ liệu có thể chứng minh được theo thời gian thực trên toàn chuỗi và tính toán ngoài chuỗi với chi phí thấp. Khi các mục tiêu này được thực hiện dần dần, phương thức phát triển phần mềm dự kiến sẽ có sự thay đổi căn bản. Ứng dụng thương mại của chip tính toán ZK sẽ là điều kiện tiên quyết quan trọng để bộ xử lý đồng ZK được triển khai quy mô lớn.
Mặc dù sự đổi mới trong chu kỳ hiện tại tương đối thiếu, nhưng đây chính là giai đoạn cửa sổ quan trọng để xây dựng công nghệ và ứng dụng "chấp nhận quy mô lớn" thế hệ tiếp theo. Dự kiến trong chu kỳ tiếp theo, chuỗi công nghiệp ZK sẽ đạt được thương mại hóa. Bây giờ là thời điểm để chú ý đến những công nghệ cốt lõi có thể thực sự hỗ trợ Web3 cho hàng tỷ người dùng tương tác trên chuỗi.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
ZK bộ xử lý: Tái cấu trúc một khuôn khổ mới cho ứng dụng Blockchain
ZK Đồng xử lý: Khối ứng dụng Blockchain mới
Các bộ đồng xử lý trong lĩnh vực máy tính chịu trách nhiệm xử lý các tác vụ phức tạp cho CPU. Ví dụ, vào năm 2013, Apple đã giới thiệu bộ đồng xử lý M7 để nâng cao độ nhạy chuyển động của thiết bị thông minh, trong khi bộ đồng xử lý GPU mà Nvidia đề xuất vào năm 2007 chịu trách nhiệm cho việc xử lý đồ họa và các tác vụ khác. Bộ đồng xử lý có thể giảm tải mã phức tạp và yêu cầu hiệu suất cao, cho phép CPU xử lý các phần linh hoạt hơn.
Trên chuỗi Ethereum có hai vấn đề hạn chế sự phát triển của ứng dụng:
Phí Gas cao khiến việc phát triển các ứng dụng trên chuỗi bị hạn chế. Hầu hết các mã hợp đồng chỉ xoay quanh việc thao tác tài sản, các thao tác phức tạp cần rất nhiều Gas, cản trở việc ứng dụng và người dùng được chấp nhận rộng rãi.
Hợp đồng thông minh chỉ có thể truy cập dữ liệu của 256 khối gần đây. Các bản nâng cấp trong tương lai sẽ khiến các nút đầy đủ không còn lưu trữ dữ liệu khối trong quá khứ. Sự thiếu hụt dữ liệu khiến các ứng dụng đổi mới dựa trên dữ liệu khó xuất hiện, hạn chế sự xuất hiện của các sản phẩm "chấp nhận quy mô lớn".
Những vấn đề này xuất phát từ việc thiết kế ban đầu của blockchain Ethereum không phải để xử lý một lượng lớn các tác vụ tính toán và dữ liệu. Để tương thích với những ứng dụng này, cần phải giới thiệu khái niệm về bộ đồng xử lý. Chuỗi Ethereum như CPU, bộ đồng xử lý giống như GPU, xử lý các tác vụ tính toán và dữ liệu. Kết hợp với công nghệ ZK, có thể đảm bảo rằng bộ đồng xử lý thực hiện các phép toán và sử dụng dữ liệu đáng tin cậy ngoài chuỗi.
Phạm vi ứng dụng của bộ xử lý ZK rất rộng, bao gồm mạng xã hội, trò chơi, DeFi, hệ thống quản lý rủi ro, oracle, lưu trữ dữ liệu, đào tạo mô hình lớn, v.v. Về lý thuyết, các chức năng mà ứng dụng Web2 có thể thực hiện, bộ xử lý ZK đều có thể thực hiện và sử dụng Ethereum làm lớp thanh toán để bảo vệ an toàn cho ứng dụng.
Hiện tại, định nghĩa về ZK đồng xử lý trong ngành không hoàn toàn giống nhau, như ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, v.v. đều thuộc loại này, có thể hỗ trợ truy vấn dữ liệu hoàn chỉnh trên chuỗi, dữ liệu đáng tin cậy bên ngoài chuỗi và kết quả tính toán bên ngoài chuỗi. Từ một góc độ nào đó, Layer2 cũng có thể được coi là đồng xử lý của Ethereum.
Tổng quan về dự án bộ xử lý đồng
Các dự án phối hợp nổi tiếng hiện nay chủ yếu được chia thành ba loại lớn: chỉ mục dữ liệu trên chuỗi, oracle và ZKML. Dự án General-ZKM bao gồm cả ba tình huống. Các máy ảo ngoại tuyến mà các dự án khác nhau sử dụng là khác nhau, ví dụ như Delphinus tập trung vào zkWASM, Risc Zero tập trung vào kiến trúc Risc-V.
Kiến trúc công nghệ hợp xử lý
Dưới đây là phân tích một số dự án bộ xử lý ZK đồng xử lý đa năng điển hình, thảo luận về sự khác nhau và tương đồng trong thiết kế công nghệ và cơ chế của chúng.
Risc Zero
Bộ đồng xử lý ZK của Risc Zero được gọi là Bonsai, là một bộ thành phần chứng minh không kiến thức không liên quan đến chuỗi. Dựa trên kiến trúc tập lệnh Risc-V, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ như Rust, C++, Solidity, Go. Các chức năng chính bao gồm:
Các thành phần chính của Bonsai bao gồm mạng chứng thực, Request Pool, động cơ Rollup, Image Hub, State Store và Marketplace chứng minh.
Lagrange
Lagrange nhằm mục đích xây dựng bộ đồng xử lý và cơ sở dữ liệu có thể xác thực, bao gồm dữ liệu lịch sử blockchain, thuận tiện cho việc phát triển các ứng dụng không cần tin cậy. Các chức năng cốt lõi của nó bao gồm:
Thiết kế cơ sở dữ liệu của Lagrange bao gồm dữ liệu lưu trữ hợp đồng, dữ liệu trạng thái EOA và dữ liệu khối. Máy ảo ZKMR của nó sử dụng hai bước Map và Reduce để thực hiện tính toán và chứng minh.
Succinct
Succinct Network cam kết tích hợp các sự thật có thể lập trình vào mọi khía cạnh của phát triển blockchain. Bộ đồng xử lý của nó hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, bao gồm Solidity và ngôn ngữ lĩnh vực không kiến thức chuyên dụng. ZKVM ngoài chuỗi của Succinct được gọi là SP(Succinct Processor), hỗ trợ Rust và các ngôn ngữ LLVM khác.
Phân tích so sánh
Khi so sánh các bộ xử lý ZK đồng thời phổ biến, cần xem xét các yếu tố sau:
Tổng thể, các dự án có xu hướng tương đồng về con đường công nghệ, như việc sử dụng các gói STARKs đến SNARKs, hỗ trợ đệ quy, xây dựng mạng chứng minh và thị trường điện toán đám mây, v.v. Trong bối cảnh công nghệ tương tự, sức mạnh của đội ngũ và tài nguyên sinh thái của các VC đứng sau có thể trở thành yếu tố cạnh tranh then chốt.
Sự khác biệt giữa bộ xử lý hợp tác và Layer2
Khác với Layer2 hướng đến người dùng, bộ đồng xử lý hướng đến ứng dụng. Nó có thể hoạt động như một thành phần tăng tốc hoặc thành phần mô-đun, được sử dụng trong các tình huống sau:
Bộ xử lý đồng xử lý mang lại tiềm năng đồng bộ dữ liệu theo thời gian thực toàn chuỗi và tính toán đáng tin cậy hiệu suất cao với chi phí thấp, có thể được sử dụng để tái cấu trúc các phần mềm trung gian khác nhau của Blockchain.
Thách thức đối với bộ xử lý đồng xử lý
Tóm tắt và triển vọng
Công nghệ ZK có tính phổ quát rất mạnh, hứa hẹn sẽ tái cấu trúc nhiều khâu quan trọng trong hệ sinh thái blockchain. Bộ xử lý ZK đa năng là một trong những công cụ quan trọng để hiện thực hóa công nghệ ZK, với ranh giới ứng dụng bao trùm hầu như tất cả các kịch bản dapp.
Việc áp dụng quy mô lớn của bộ xử lý đồng ZK cần phải đáp ứng hai tiêu chí quan trọng: cơ sở dữ liệu có thể chứng minh được theo thời gian thực trên toàn chuỗi và tính toán ngoài chuỗi với chi phí thấp. Khi các mục tiêu này được thực hiện dần dần, phương thức phát triển phần mềm dự kiến sẽ có sự thay đổi căn bản. Ứng dụng thương mại của chip tính toán ZK sẽ là điều kiện tiên quyết quan trọng để bộ xử lý đồng ZK được triển khai quy mô lớn.
Mặc dù sự đổi mới trong chu kỳ hiện tại tương đối thiếu, nhưng đây chính là giai đoạn cửa sổ quan trọng để xây dựng công nghệ và ứng dụng "chấp nhận quy mô lớn" thế hệ tiếp theo. Dự kiến trong chu kỳ tiếp theo, chuỗi công nghiệp ZK sẽ đạt được thương mại hóa. Bây giờ là thời điểm để chú ý đến những công nghệ cốt lõi có thể thực sự hỗ trợ Web3 cho hàng tỷ người dùng tương tác trên chuỗi.