10 квітня a16z Crypto випустила рішення zkEVM під назвою Jolt, спрямоване на прискорення та спрощення операцій масштабування блокчейну. Jolt інтегрує докази SNARK з нульовим розголошенням, щоб забезпечити основу для EVM-сумісних Rollups, допомагаючи розробникам створювати L2-рішення на основі SNARK. Команда заявила, що швидкість Jolt «вдвічі вища» порівняно з існуючими рішеннями zkVM.

Оскільки технічні принципи Jolt досить складні, ось просте пояснення кількох технічних термінів, які можуть бути включені:

zkSNARK - це потужний примітив нуль-знання та є основою для побудови zkVM та zkEVM.

zkVM - це загальна концепція віртуальної машини з нульовим відомостями, яка підтримує будь-який набір інструкцій.

zkEVM - це конкретний екземпляр zkVM, спеціально розроблений для сумісності з EVM.

ZK Rollup використовує zkVM або zkEVM для покращення масштабованості Ethereum з збереженням конфіденційності.

Що таке Jolt?

Jolt - це нове рішення SNARK, яке забезпечує більш компактний та ефективний підхід до побудови zkVM (віртуальна машина з нульовими знаннями). Фактично, вже в серпні 2023 року a16z Крипто запропонувала концепції під назвами Lasso та Jolt. Ці технології були представлені в контексті повільної та витратної природи технології SNARK.

Лассо, одне з цих понять, - новий метод пошуку параметрів, який значно зменшує витрати для перевіряючих. Jolt, з іншого боку, використовує Лассо для створення нової структури для проектування SNARKs для zkVM та широкого спектру фронтенд-застосувань. Разом вони покращують продуктивність, досвід розробника та можливість аудиту проектів SNARK, тим самим покращуючи побудову веб-застосувань web3. Це, в свою чергу, покращує використання доказів з нульовим розголосом в домені блокчейну.

Перед тим як заглибитися в Jolt, може бути корисно зрозуміти zkVM та zkEVM.

zkVM - це загальний концепт, який посилається на віртуальну машину з нульовим доказом. Подібно до zkEVM, zkVM дозволяє писати програми на високорівневих мовах, таких як C++ або Rust, які потім компілюються віртуальною машиною в якусь форму проміжного представлення (наприклад, схеми або арифметичні обмеження). Це проміжне представлення потім доводиться виконувати правильно за допомогою систем доказів, таких як zkSNARK. На відміну від zkEVM, zkVM не обмежений сумісністю з EVM, але підтримує будь-який набір інструкцій. Jolt - це високопродуктивна реалізація zkVM, розроблена для набору інструкцій RISC-V.

Ми можемо уявити zkVM як особливу «чорну скриньку», яка може довести до зовнішнього світу, зберігаючи приватність, що вона дійсно виконала обчислення згідно з попередньо визначеною програмою. Однак традиційні zkVM потребують великих і незручних обчислень для генерації цього доказу, що призводить до дуже поганої продуктивності.

Основна інновація Jolt полягає в пошуку більш ефективного математичного підходу до генерації цього доказу:

Спершу Jolt розумно перетворює обчислення, яке потрібно довести, у спеціальний тип полінома, який ми назвемо «поліном обчислення». Характерною особливістю цього полінома є те, що його значення дорівнює нулю лише тоді, коли чорний ящик правильно виконує обчислення.

Для підтвердження того, що значення "полінома обчислень" дорівнює нулю, Jolt використовує інтерактивний протокол під назвою "sumcheck." Цей протокол дозволяє перевіряючим переконатися за коротший час, що значення полінома дорівнює нулю, не потребуючи обчислення всього полінома. Це подібно до вчителя, який перевіряє лише декілька питань на тестовому аркуші учня, щоб визначити, чи правильний весь аркуш.

Технічні переваги Jolt

Технічні принципи Jolt досить складні, але, щоб пояснити це просто, zkVM є ключовою технологією в покращенні масштабованості блокчейн мереж, здатною надавати ефективні докази, зберігаючи конфіденційність. Віталік докладно обговорив технологію zkSNARK під час свого останнього виступу на Гонконгському Веб3 Карнавалі. Віталік заявив: "Знаходження ZKSNARKS дуже корисне для конфіденційності та масштабованості."

Однак швидкість генерації доказів та обчислювальні накладні завжди були основними викликами для практичного застосування технології zkSNARK, і це було предметом академічних та промислових досліджень в останні роки. Традиційні схеми zkSNARK, такі як Pinocchio та Groth16, можуть займати кілька годин або навіть днів для генерації доказів для складних обчислень та потребувати значних обсягів пам'яті та зберігання. Ця проблема продуктивності серйозно обмежує застосування zkSNARK в багатьох практичних сценаріях.

Для того щоб забезпечити великомасштабні застосунки на блокчейн мережах та досягти миттєвої верифікації, покращення продуктивності zkSNARK є важливим кроком.

Зокрема, процес генерації доказу zkSNARK включає складні криптографічні алгоритми, такі як пари еліптичних кривих та інтерполяція поліномів, які вимагають значних обчислювальних ресурсів. Особливо коли розмір обчисленої схеми великий, обчислювальна складність генерації доказу збільшується експоненційно.

Згідно з a16z Крипто, початкова реалізація Jolt приблизно в 6 разів швидше, ніж RISC Zero та в 2 рази швидше, ніж недавно випущений SP1 на CPU. Крім того, вони планують подальше покращення швидкості Jolt на приблизно 1,5 рази у найближчі тижні.

На даний момент швидкість Jolt вже більше, ніж у 2 рази швидше, ніж існуючий zkVM, але є ще значний потенціал для оптимізації. Jolt також розумно використовує певні алгебраїчні властивості поліномів для досягнення більш ефективної схеми зобов'язання поліномом, що подальше зменшує розмір доказів та час перевірки.

Можливі зміни, які принесе Джолт

З інженерної точки зору, Jolt використовує серію технік оптимізації, таких як більш компактні дизайни схем, більш ефективні конвеєри та більша паралелізація, щоб максимізувати використання обчислювальної потужності апаратного забезпечення.

Припустимо, ви є розробником Web3 і хочете розгорнути децентралізовану покерну гру на Ethereum. Ця гра потребує перемішування, роздачі та порівняння рангів карт на ланцюгу, причому кожна операція повинна бути реалізована через zkVM-схеми для конфіденційності та перевірки.

Якщо ви вирішите використовувати існуючі рішення zkVM, такі як ZoKrates або Bellman, для побудови такої схеми, це може зайняти кілька годин або навіть днів. Це через те, що поточна продуктивність zkVM є відносно низькою, а створення доказів знань для складних схем вимагає значних обчислювальних ресурсів і часу. Це призведе до тривалих циклів розробки та тестування.

Однак, якщо ви використовуєте Jolt для побудови того ж самого кола, ситуація значно змінилася. За тестами, проведеними командою Jolt, поточна реалізація Jolt може генерувати докази в 2-5 разів швидше, ніж популярні рішення zkVM. Це означає, що якщо спочатку для генерації доказу потрібно було 10 годин, це тепер може зайняти лише 2-5 годин.

У цілому покращення продуктивності в 2-5 разів, яке запропонував Jolt, свідчить про значне поліпшення у використанні та доступності технології zkVM. Це значно знизить бар'єри для розробників Web3, скоротить цикли розробки додатків та забезпечить кращий досвід користувачам. В майбутньому Jolt може прискорити широке поширення технології zkVM, дозволяючи більшій кількості користувачів скористатися покращеною захистом конфіденційності та перевіреними обчислювальними можливостями в екосистемі Web3.

Звичайно, Jolt все ще знаходиться на ранній стадії розвитку, і покращення продуктивності в 2-5 разів - лише початок. З постійними ітераціями та оптимізацією технології Jolt можна очікувати подальші прориви в продуктивності zkVM, що в кінцевому підсумку відкриє шлях до реалізації великомасштабних додатків Web3.

Заява:

1. Ця стаття відтворена з [ panews], авторське право належить оригінальному автору [Фрэнк] , якщо у вас є які-небудь зауваження щодо перепублікації, будь ласка, зв'яжіться Gate Learn Команда, команда якнайшвидше вирішить це відповідно до відповідних процедур.

2. Попередження: Погляди та думки, висловлені в цій статті, представляють лише особисті погляди автора і не становлять жодної інвестиційної поради.

3. Інші мовні версії статті перекладені командою Gate Learn і не згадуються в Gate.io, перекладена стаття не може бути відтворена, розповсюджена або ухвалена.