Pico Prism zkVM, Kapsama ve Ekonomik Verimlilik Kanıtlamak İçin Yeni Standart Belirliyor

ZKVM, yani sıfır bilgi sanal makine, bir programın doğru yürütülmesinin kriptografik kanıtını yeniden hesaplama yapmadan oluşturur ve bu da güvensiz doğrulamaya, daha yüksek işlem kapasitesine ve daha ölçeklenebilir uygulamalara kapı açar. Doğrulanabilir hesaplamanın uzun vadeli hedefi, geniş interneti blok zinciri ile entegre etmek için standart haline gelmektir ve Ethereum’un kurucusu Vitalik Buterin’in maliyet etkin ve sık geçerlilik kanıtları vizyonuyla uyumludur. Ethereum sıfır bilgi kanıtlarını benimsediğinde, kullanıcılar köprü kurmadan teminatlarını kullanabilir, likiditeyi ve sermaye verimliliğini artırabilirler.

Buterin, birden fazla rollup’tan gelen kanıtları tek bir kanıtta toplama yeteneğini hayal ediyor ve bu, her slot için bir kez sunulan, yerleşim faaliyetlerini temel katmana merkezileştirerek, köprü operatörlerine olan bağımlılığı azaltarak ve Ethereum aracılığıyla neredeyse anında çapraz rollup varlığı hareketini sağlayarak Ethereum üzerinden hemen geçiş yapılmasını sağlıyor.

Donanım taleplerini azaltma ve performansı artırma konusundaki ilerlemeler

Son bir buluş, ZK teknolojisinin mevcut durumuyla ilgili şüpheyi azalttı. ZK kanıtları (ZKP’ler) ile akıllı, doğrulanabilir uygulamaları destekleyen bir altyapı sağlayıcısı olan Brevis, Pico Prism zkVM’sinin Ethereum blokları için rekor kanıtlama kapsamı olan %99,6 (12 saniyenin altında) ve gerçek zamanlı kanıtlama kapsamı olan %96,8 (10 saniyenin altında) başarısına ulaştığını duyurdu. 45M gaz limitine sahip.

Pico Prism’ın mevcut çözümlere göre diğer iyileştirmeleri arasında, karşılaştırılabilir performans için 128.000 dolarlık donanım maliyeti karşısında 256.000 dolar, 64 RTX 5090 GPU’ya karşı 160 RTX 4090 GPU’ya sahip, 45M gaz blokları için ortalama 6,9 saniye kanıtlama süresi ve 36M gaz blokları için 6,04 saniye karşısında 10,3 saniye ve birleşik maliyet verimliliği ve hız ölçütleri kullanılarak 3,4 kat performans artışı bulunmaktadır.

Pico Prism, üretime hazır altyapıya geçti ve Ethereum’un temel katman sıfır bilgi doğrulamasına geçişinde kritik bir engeli ortadan kaldırdı. GPU donanım maliyetleri %50 azaltılarak büyük ölçekli üretim dağıtımı için gerçek zamanlı kanıtlama ekonomik olarak mümkün hale getirildi.

Ölçeklenebilirlik ve ekonomik sürdürülebilirlikle ilgili mevcut sorunlar

StarkNet, zkSync Era ve Polygon zkEVM gibi Zk rollup’lar, binlerce Ethereum işlemini doğrulayan tek bir ZKP’ye sıkıştırır ve tam bir Ethereum bloğu için bir kanıt oluşturmak (yaklaşık 45M gaz) 10-20 saniye veya daha uzun sürebilir, hatta yüzlerce GPU veya ASIC’lerle bile. Zk rollup’lar, çoklu adımlı durum geçiş kanıtlarını, sıkı erişilebilirlik ve kesinlik kısıtlamaları altında sağlayıcıların oluşturmasına dayanır.

Bu adımlar, GPU’lar ve diğer pahalı donanımlar gerektirir ve işlem, tüm aşamalar tamamlandıktan ve sonuçlar blok zincirine gönderildikten sonra kesinlik kazanır. Rollup’lar ölçeklendikçe, dinamik kaynak ihtiyaçları, hızlı kesinlik talepleri ve artan işlem kapasitesi nedeniyle ekonomik olarak sürdürülebilir kalmak daha zor hale gelir. Halo2 kanıtlama sistemlerine dayalı son çalışma, bu zorlukları ortaya koydu ve kesinlik süresi, ortalama gaz kullanımı ve saniyede işlem sayısını önde gelen maliyet etkenleri olarak belirledi.

Araştırmacılar, bu etkenleri ele almak için sağlayıcıların işlem yüküne ayak uydurmasını ve rollup’a özgü sınırlamaları yakalayan bir maliyet modeli önerdiler. Bir kısıtlama sistemi olarak bir model formüle ettiler ve Z3 SMT çözücüsünü kullanarak maliyet-optimal yapılandırmaları buldular.

Bellek kısıtlamaları

Birçok mevcut zkVM hala en az on saniye süreyle gerektirir ve bellek ve ölçekleme kısıtlamalarıyla karşı karşıyadır, bazıları 82 saniyeye kadar gerektirebilir. Kanıt oluşturma süreleri giriş boyutuyla daha veya daha az doğrusal olarak artar ve 10. terimden 100.000. terime kadar olan Fibonacci girişlerinin karşılık gelen artışları gösterir. GPU uygulamaları genellikle daha az ana bellek kullanımı (CPU) gösterirken, benchmark edilen GPU hızlandırılmış projelerin en az 24GB VRAM gerektirdiği görülmektedir.

Bellek verimliliğindeki iyileştirmeler genellikle devam ve benzer tekniklerin uygulanması, daha küçük kriptografik alanların kullanılması ve polinom IOP’ler gibi daha verimli bellek kontrol argümanlarının benimsenmesiyle sağlanır. Belirli bir zkVM’ye bağlı olarak, bellek kısıtlamaları, arama tablosu çok değişkenli polinom uzantısı ve Merkle Ağacı yapımından kaynaklanabilir. CPU kısıtlamaları söz konusu olduğunda, kısıtlamalar polinom taahhüt şemaları ve kanıt özyinelemesiyle ilgilidir.

Performans ve güvenlik dengesi

Yalnızca performans için zkVM’leri optimize etme konusundaki bir başka endişe, güvenlik garantisidir. Bazı zkVM projeleri, geliştirme aşamasında olmaları veya başka nedenlerden dolayı kapsamlı güvenlik doğrulamasına sahip değildir. ZkVM’lerin değerlendirilmesi, kapsamlı bir analiz sağlamak için sıkı güvenlik olgunluğunu, tamamlanmış üçüncü taraf denetimlerini ve resmi doğrulama çabalarını içermelidir. Brevis, pahalı blok zinciri hesaplarını daha uygun maliyetli bir dış ortama aktarmak için ZKP’leri kullanır, L1 güvenlik varsayımlarını korurken Web3 uygulamalarının hatasız ölçeklenmesine olanak tanır.

ZKP’lerin basitlik, verimlilik ve ölçeklenebilirlik yolculuğu

Kanıtlar, eliptik eğri işlemleri, kriptografik hash fonksiyonlarının hesaplanması, ara kanıtlar ve daha fazlası gibi birden fazla aşamada oluşturulur. Farklı niteliklere sahip birçok ZKP tekniği göz önüne alındığında, ideal yaklaşım sistem özelliklerine ve ilgili uygulamaya bağlıdır. ZK-STARK’lar ve ZK-SNARK’lar, farklı ZKP sistem varyantlarının örnekleridir. İlkeler karmaşık uygulamalar için daha uygunken, ikinciler genellikle özel işlemler için daha iyi çalışır.

Ayrıca, kriptografik standartlar zamanla evrim geçirir ve ZKP sistemlerinin bu değişikliklere büyük işlevsel kesintiler olmadan adapte olabilmesi gerekir. Eliptik eğri işlemleri konusunda, BN254 veya diğer eliptik eğri çiftleşmelerine dayanan şemalar kuantum güvenli değildir. Temel eliptik eğriyi post-kuantum alternatiflerle değiştirmek gereklidir, örneğin karmalar veya kafes tabanlı yapılar.

Büyük sorgu veya işlem hacmine sahip sistemlerde ölçekleme sorunları ortaya çıkar çünkü karmaşık hesaplama prosedürleri ZKP’lerin oluşturulması ve doğrulanması için kullanılır. Bir ölçekleme sorununun önde gelen bir örneği, her özel işlemin kişisel bir bilgisayarda bir zk-SNARK kanıtı oluşturmasının gerektiği Zcash’in piyasaya sürülmesine dayanmaktadır.

Tek bir kanıt oluşturmak onlarca saniye sürebilir ve