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 oluşturarak, güvensiz doğrulama, daha yüksek işlem kapasitesi ve daha ölçeklenebilir uygulamaların kapısını aralar. Doğrulanabilir hesaplamanın uzun vadeli hedefi, geniş interneti blok zincirle entegre etmek için standart haline gelmektir ve Ethereum’un kurucusu Vitalik Buterin’in maliyet etkin ve sık geçerlilik kanıtları vizyonuyla uyumlu olmaktadır. Ethereum sıfır bilgi kanıtlarını benimsediğinde, kullanıcılar teminatlarını köprü kurmadan kullanabilir ve likiditeyi ve sermaye verimliliğini artırabilirler.

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

Donanım gereksinimlerini 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 kanıt kapsamı olan %99,6 (12 saniyenin altında) ve gerçek zamanlı kanıt kapsamı olan %96,8 (10 saniyenin altında) başarısına ulaştığını duyurdu. 45M gaz limitine sahip Ethereum blokları için.

Pico Prism’ın mevcut çözümlere göre diğer iyileştirmeleri, karşılaştırılabilir performans için 128.000 dolarlık donanım maliyeti karşısında 256.000 dolarlık maliyet, 64 RTX 5090 GPU karşısında 160 RTX 4090 GPU, 45M gaz blokları için ortalama 6,9 saniye kanıt süresi ve 36M gaz blokları için 6,04 saniye karşısında 10,3 saniye ve birleşik maliyet verimliliği ve hız metriklerini kullanarak 3,4 kat performans artışı.

Pico Prism, üretim için hazır altyapıya geçti ve Ethereum’un temel katman sıfır bilgi doğrulamasına geçişinde kritik bir engeli ortadan kaldırdı. GPU donanım maliyetleri %50 azaltıldı, büyük ölçekli üretim dağıtımı için gerçek zamanlı kanıtlamanın ekonomik olarak uygulanabilir hale gelmesi sağlandı.

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 yapılan kümelerde bile. Zk rollup’lar, çoğu adımda devlet geçiş kanıtlarını oluşturmak için kanıtlayıcıları, sıkı erişilebilirlik ve kesinlik kısıtlamaları altında bağımlıdır.

Bu adımlar, pahalı GPU’lar ve diğer donanımlar gerektirir ve işlem, tüm aşamalar tamamlandıktan ve sonuçlar blok zincirine gönderildikten sonra kesinliğe ulaşır. 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 dayanan son bir çalışma, bu zorlukları gösterdi ve kesinlik zamanını, ortalama gaz kullanımını ve saniyede işlem sayısını önde gelen maliyet sürücüleri olarak belirledi.

Araştırmacılar, bu sürücüleri ele almak için kanıtlayıcıların işlem yüküne ayak uydurmasını sağlayan rollup’a özgü sınırlamaları yakalayan bir maliyet modeli önerdiler. Bir modeli bir kısıtlama sistemi olarak 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 az veya daha fazla doğrusal olarak artar ve 10. ila 100.000. terim arasındaki Fibonacci girişinden kaynaklanan karşılıklı artışlarla artar. GPU uygulamaları genellikle daha az ana bellek kullanımı (CPU) gösterir, ancak test edilen GPU hızlandırılmış projelerin en az 24GB VRAM gerektirdiği gözlemlenmiştir.

Bellek verimliliğindeki iyileştirmeler genellikle devam ve benzer tekniklerin uygulanması, daha küçük kriptografik alanların kullanılması ve daha verimli bellek kontrol argümanlarının benimsenmesiyle elde edilir, örneğin polinom IOP’ler. Belirli bir zkVM’ye bağlı olarak, bellek kısıtlamaları, arama tablosu çok değişkenli polinom genişletmesi ve Merkle Tree yapımı nedeniyle olabilir. CPU kısıtlamaları söz konusu olduğunda, kısıtlamalar polinom taahhüt şemaları ve kanıt tekrarı ile ilgilidir.

Performans ve güvenlik dengesi

Yalnızca performans için zkVM’leri optimize etme konusundaki bir başka endişe, güvenlik garantileridir. Bazı zkVM projeleri, geliştirme aşamasında oldukları veya başka nedenlerle kapsamlı güvenlik doğrulamasına sahip değildir. ZkVM’lerin değerlendirmeleri, kapsamlı güvenlik olgunluğunu içermelidir, bunlar arasında sıkı güvenlik kanıtları, tamamlanmış üçüncü taraf denetimleri ve resmi doğrulama çabaları yer almalıdır, böylece kapsamlı bir analiz sağlanabilir. 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 karma işlemleri, ara kanıtlar ve daha fazlası dahil olmak üzere 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 kesintilere neden olmadan uyum sağlayabilmesi gerekir. Eliptik eğri işlemleri konusunda, BN254 veya diğer eliptik eğri çiftleşmelerine dayanan şemalar kuantum güvenli değildir. Temeldeki eliptik eğriyi, kuantum sonrası bir alternatif olan karmaşık yapılar veya örgü tabanlı yapılar gibi bir şeyle değiştirmek gereklidir.

Büyük sorgu veya işlem hacmine sahip sistemlerde ölçekleme sorunları ortaya çıkar çünkü karmaşık hesaplama prosedürleri ZKP’ler oluşturmak ve doğrulamak için kullanılır. Bir ölçekleme sorunu örneği, Zcash’ın piyasaya sürülmesine dayanır, burada her özel işlem, kişisel bir bilgisayarda bir zk-SNARK kanıtı oluşturmayı gerektiriyordu.

Tek bir kanıt oluşturmak