Dalam bidang komputer tradisional, coprocessor adalah unit pemrosesan yang membagi tugas rumit dari CPU. Teknologi ini sangat umum dalam industri komputer, seperti coprocessor M7 yang diluncurkan oleh Apple pada tahun 2013 yang secara signifikan meningkatkan sensitivitas deteksi gerakan perangkat pintar. GPU yang terkenal adalah konsep coprocessor yang diajukan oleh Nvidia pada tahun 2007, yang terutama bertanggung jawab untuk tugas rendering grafis. GPU mempercepat aplikasi yang berjalan di CPU dengan memproses kode yang intensif komputasi, arsitektur ini disebut sebagai "komputasi heterogen" atau "komputasi campuran."
Fungsi utama dari co-processor adalah untuk menangani tugas-tugas tertentu yang kompleks dan membutuhkan kinerja tinggi, sehingga CPU dapat fokus pada pekerjaan yang lebih fleksibel dan bervariasi.
Di jaringan Ethereum, ada dua masalah serius yang membatasi pengembangan aplikasi:
Biaya Gas yang tinggi membatasi ruang lingkup pengembangan aplikasi di blockchain. Operasi transfer biasa memerlukan 21000 Gas, yang sudah menjadi batas minimum biaya Gas di jaringan Ethereum. Operasi lain seperti penyimpanan data akan menghabiskan lebih banyak Gas, yang sangat menghalangi adopsi aplikasi dan pengguna secara besar-besaran.
Kontrak pintar hanya dapat mengakses data 256 blok terbaru, dan di masa depan, seiring dengan peningkatan Pectra dan pelaksanaan proposal EIP-4444, node penuh tidak akan lagi menyimpan data blok yang lalu. Kehilangan data ini menyebabkan sulitnya munculnya aplikasi inovatif berbasis data, yang mempengaruhi perkembangan aplikasi berbasis data berat seperti Tiktok, Instagram, dan sejenisnya di blockchain.
Masalah-masalah ini mengungkapkan bahwa kemampuan komputasi dan ketersediaan data adalah penyebab utama yang membatasi adopsi massal paradigma komputasi baru. Blockchain Ethereum itu sendiri tidak dirancang untuk menangani tugas-tugas yang berat dalam komputasi dan data. Untuk mendukung aplikasi-aplikasi ini, konsep koprosesor perlu diperkenalkan. Rantai Ethereum itu sendiri berfungsi sebagai CPU, sedangkan koprosesor mirip dengan GPU, yang menangani tugas-tugas komputasi dan data yang intensif.
Seiring dengan perkembangan teknologi bukti nol pengetahuan, untuk memastikan keandalan komputasi off-chain oleh koprosesor, sebagian besar proyek koprosesor didasarkan pada teknologi bukti nol pengetahuan.
Ruang lingkup aplikasi ZK co-processor sangat luas, hampir mencakup semua skenario aplikasi terdesentralisasi yang nyata, termasuk sosial, game, DeFi, sistem manajemen risiko berbasis data on-chain, oracle, penyimpanan data, pelatihan dan inferensi model bahasa besar, dan lainnya. Secara teori, fungsi yang dapat dicapai oleh aplikasi Web2, ZK co-processor dapat direalisasikan di blockchain, sementara Ethereum sebagai lapisan penyelesaian akhir menjamin keamanan aplikasi.
Saat ini, definisi ZK co-processor di industri belum sepenuhnya disepakati. ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, dan lainnya dapat dianggap sebagai co-processor, yang dapat membantu dalam menelusuri data lengkap di blockchain, data tepercaya di luar rantai, serta hasil perhitungan di luar rantai. Dari sudut pandang ini, Layer2 pada dasarnya juga merupakan salah satu co-processor Ethereum.
Ikhtisar Proyek Co-Processor
Proyek co-processor yang cukup terkenal saat ini terutama berfokus pada tiga skenario aplikasi: pengindeksan data di blockchain, oracle, dan ZKML. Di antara proyek mesin virtual ZK umum, seperti Delphinus yang fokus pada zkWASM, sementara Risc Zero berkomitmen pada arsitektur Risc-V.
Arsitektur Teknologi Co-Processor
Sebagai contoh prosesor ZK generik, kami secara khusus menganalisis tiga proyek yaitu Risc Zero, Lagrange, dan Succinct untuk memahami perbedaan dan persamaan dalam desain teknologi dan mekanisme dari mesin virtual generik ini, sehingga dapat menilai tren perkembangan masa depan dari prosesor pendukung.
Risc Zero
Prosesor ZK coprocessor Risc Zero bernama Bonsai, yang membangun seperangkat komponen bukti nol yang tidak bergantung pada blockchain. Bonsai berbasis arsitektur set instruksi Risc-V, memiliki universalitas yang sangat kuat, mendukung berbagai bahasa pemrograman seperti Rust, C++, Solidity, Go, dan lainnya.
Fungsi utama Bonsai meliputi:
zkVM umum, dapat menjalankan mesin virtual apa pun dalam lingkungan zero-knowledge/verifiable.
Sistem generasi bukti ZK yang dapat diintegrasikan langsung ke dalam kontrak pintar atau blockchain.
Rollup umum, mendistribusikan hasil perhitungan yang dibuktikan di Bonsai ke blockchain.
Komponen inti dari Bonsai meliputi:
Jaringan Pembuktian: Menerima dan memverifikasi kode ZK, menghasilkan bukti ZK.
Request Pool: Menyimpan permintaan bukti yang diajukan oleh pengguna.
Mesin Rollup: Mengumpulkan hasil bukti dan mengemasnya untuk diunggah ke jaringan utama Ethereum.
Image Hub: Platform pengembang visual untuk menyimpan fungsi dan aplikasi.
State Store: Penyimpanan status off-chain.
Proving Marketplace: Pasar kekuatan komputasi rantai industri ZK.
Lagrange
Lagrange bertujuan untuk membangun koprosesor dan basis data yang dapat diverifikasi, yang berisi data historis di blockchain, mendukung pengembangan aplikasi tanpa kepercayaan. Fungsinya yang utama meliputi:
Basis Data yang Dapat Diverifikasi: Penyimpanan kontrak pintar di rantai indeks, menyimpan status ke dalam basis data.
Komputasi berbasis prinsip MapReduce: arsitektur zkMR yang mendukung eksekusi paralel.
Desain basis data Lagrange melibatkan tiga bagian: penyimpanan data kontrak, data status EOA, dan data blok. Ini menciptakan struktur data blok yang ramah terhadap bukti SNARK, di mana setiap node daun adalah sebuah header blok.
Perhitungan ZKMR virtual machine Lagrange dibagi menjadi dua langkah:
Peta: Mesin terdistribusi memetakan data dan menghasilkan pasangan kunci-nilai.
Reduce: Komputer terdistribusi menghitung bukti secara terpisah, lalu menggabungkannya.
ZKMR dapat menggabungkan bukti perhitungan kecil menjadi bukti perhitungan keseluruhan, secara efektif memperluas kemampuan bukti perhitungan yang kompleks.
Singkat
Tujuan Succinct Network adalah untuk mengintegrasikan fakta yang dapat diprogram ke dalam berbagai tahap pengembangan blockchain. Ini mendukung berbagai kode termasuk Solidity dan bahasa domain khusus zero-knowledge yang dapat dieksekusi di co-processor off-chain.
ZKVM off-chain Succinct disebut SP (Succinct Processor), mendukung Rust dan bahasa LLVM lainnya. Fitur inti nya meliputi:
Teknologi bukti rekursif berbasis STARKs.
Pembungkus dari SNARKs ke STARKs.
Arsitektur zkVM yang berpusat pada pra-kompilasi.
Perbandingan Proyek Ko-Prosesor
Dalam membandingkan prosesor ZK yang lebih umum, kami terutama mempertimbangkan beberapa aspek berikut:
Kemampuan Indeks/Sinkronisasi Data
Rute teknologi yang digunakan (SNARKs vs STARKs)
Apakah mendukung bukti rekursif
Efisiensi sistem pembuktian
Situasi Kerja Sama Ekosistem
Latar Belakang Pembiayaan
Saat ini, jalur teknologi proyek utama cenderung seragam, seperti mengadopsi pembungkus STARKs ke SNARKs, serta teknologi bukti rekursif. Mengingat bahwa pembuatan bukti algoritma ZK adalah tahap yang paling mahal dan memakan waktu, setiap proyek sedang membangun jaringan pembuktian dan pasar komputasi awan.
Dalam situasi di mana jalur teknologi serupa, terobosan proyek mungkin lebih bergantung pada kekuatan tim dan dukungan sumber daya ekosistem VC di belakangnya untuk mendapatkan pangsa pasar yang lebih besar.
Perbedaan antara Co-processor dan Layer2
Berbeda dengan Layer2 yang ditujukan untuk pengguna, coprocessor terutama ditujukan untuk pengembangan aplikasi. Ini dapat berfungsi sebagai komponen akselerasi atau komponen modular, diterapkan dalam skenario berikut:
Sebagai komponen mesin virtual off-chain untuk ZK Layer2
Menyediakan daya komputasi off-chain untuk aplikasi di blockchain publik
Oracle untuk mendapatkan data yang dapat diverifikasi dari rantai lain sebagai aplikasi rantai publik
Bertindak sebagai jembatan lintas rantai untuk penyampaian pesan
Koprocessor membawa potensi sinkronisasi data waktu nyata di seluruh rantai dan komputasi terpercaya berkinerja tinggi dengan biaya rendah, mampu merekonstruksi sebagian besar middleware blockchain, termasuk oracle, kueri data, jembatan lintas rantai, dan lainnya.
Tantangan yang Dihadapi oleh Co-Processor
Ambang batas masuk bagi pengembang tinggi, perlu menguasai bahasa dan alat tertentu.
Industri berada pada tahap awal, kinerja zkVM melibatkan beberapa dimensi kompleks.
Infrastruktur dasar seperti perangkat keras masih belum matang, dan komersialisasi masih membutuhkan waktu.
Jalur teknis masing-masing proyek mirip, sulit untuk membentuk keunggulan yang signifikan, fokus kompetisi beralih ke sumber daya dan kolaborasi ekosistem.
Ringkasan dan Prospek
Teknologi ZK memiliki universalitas yang sangat kuat, membantu ekosistem Ethereum berkembang dari desentralisasi menuju tanpa kepercayaan. ZK co-processor sebagai alat penting untuk implementasi teknologi ZK, secara teori dapat mewujudkan versi blockchain dari aplikasi Web2 mana pun.
Adopsi besar-besaran ZK co-processor terutama bergantung pada dua faktor: basis data yang dapat dibuktikan secara real-time di seluruh rantai dan biaya rendah untuk komputasi off-chain. Tujuan ini perlu dicapai melalui iterasi bertahap. Aplikasi komersial chip komputasi ZK adalah prasyarat kunci untuk penerapan besar-besaran co-processor.
Siklus pasar saat ini kurang inovatif, memberikan peluang untuk membangun teknologi aplikasi berskala besar generasi berikutnya. Diharapkan dalam siklus berikutnya, rantai industri ZK akan mencapai komersialisasi. Sekarang adalah waktu terbaik untuk memperhatikan teknologi inti yang dapat mendukung interaksi pengguna on-chain sebanyak 1 miliar.
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
ZK Co-processor: Paradigma baru untuk mengatasi batasan kinerja Ethereum
Latar Belakang dan Perkembangan Co-processor
Dalam bidang komputer tradisional, coprocessor adalah unit pemrosesan yang membagi tugas rumit dari CPU. Teknologi ini sangat umum dalam industri komputer, seperti coprocessor M7 yang diluncurkan oleh Apple pada tahun 2013 yang secara signifikan meningkatkan sensitivitas deteksi gerakan perangkat pintar. GPU yang terkenal adalah konsep coprocessor yang diajukan oleh Nvidia pada tahun 2007, yang terutama bertanggung jawab untuk tugas rendering grafis. GPU mempercepat aplikasi yang berjalan di CPU dengan memproses kode yang intensif komputasi, arsitektur ini disebut sebagai "komputasi heterogen" atau "komputasi campuran."
Fungsi utama dari co-processor adalah untuk menangani tugas-tugas tertentu yang kompleks dan membutuhkan kinerja tinggi, sehingga CPU dapat fokus pada pekerjaan yang lebih fleksibel dan bervariasi.
Di jaringan Ethereum, ada dua masalah serius yang membatasi pengembangan aplikasi:
Biaya Gas yang tinggi membatasi ruang lingkup pengembangan aplikasi di blockchain. Operasi transfer biasa memerlukan 21000 Gas, yang sudah menjadi batas minimum biaya Gas di jaringan Ethereum. Operasi lain seperti penyimpanan data akan menghabiskan lebih banyak Gas, yang sangat menghalangi adopsi aplikasi dan pengguna secara besar-besaran.
Kontrak pintar hanya dapat mengakses data 256 blok terbaru, dan di masa depan, seiring dengan peningkatan Pectra dan pelaksanaan proposal EIP-4444, node penuh tidak akan lagi menyimpan data blok yang lalu. Kehilangan data ini menyebabkan sulitnya munculnya aplikasi inovatif berbasis data, yang mempengaruhi perkembangan aplikasi berbasis data berat seperti Tiktok, Instagram, dan sejenisnya di blockchain.
Masalah-masalah ini mengungkapkan bahwa kemampuan komputasi dan ketersediaan data adalah penyebab utama yang membatasi adopsi massal paradigma komputasi baru. Blockchain Ethereum itu sendiri tidak dirancang untuk menangani tugas-tugas yang berat dalam komputasi dan data. Untuk mendukung aplikasi-aplikasi ini, konsep koprosesor perlu diperkenalkan. Rantai Ethereum itu sendiri berfungsi sebagai CPU, sedangkan koprosesor mirip dengan GPU, yang menangani tugas-tugas komputasi dan data yang intensif.
Seiring dengan perkembangan teknologi bukti nol pengetahuan, untuk memastikan keandalan komputasi off-chain oleh koprosesor, sebagian besar proyek koprosesor didasarkan pada teknologi bukti nol pengetahuan.
Ruang lingkup aplikasi ZK co-processor sangat luas, hampir mencakup semua skenario aplikasi terdesentralisasi yang nyata, termasuk sosial, game, DeFi, sistem manajemen risiko berbasis data on-chain, oracle, penyimpanan data, pelatihan dan inferensi model bahasa besar, dan lainnya. Secara teori, fungsi yang dapat dicapai oleh aplikasi Web2, ZK co-processor dapat direalisasikan di blockchain, sementara Ethereum sebagai lapisan penyelesaian akhir menjamin keamanan aplikasi.
Saat ini, definisi ZK co-processor di industri belum sepenuhnya disepakati. ZK-Query, ZK-Oracle, ZKM, dan lainnya dapat dianggap sebagai co-processor, yang dapat membantu dalam menelusuri data lengkap di blockchain, data tepercaya di luar rantai, serta hasil perhitungan di luar rantai. Dari sudut pandang ini, Layer2 pada dasarnya juga merupakan salah satu co-processor Ethereum.
Ikhtisar Proyek Co-Processor
Proyek co-processor yang cukup terkenal saat ini terutama berfokus pada tiga skenario aplikasi: pengindeksan data di blockchain, oracle, dan ZKML. Di antara proyek mesin virtual ZK umum, seperti Delphinus yang fokus pada zkWASM, sementara Risc Zero berkomitmen pada arsitektur Risc-V.
Arsitektur Teknologi Co-Processor
Sebagai contoh prosesor ZK generik, kami secara khusus menganalisis tiga proyek yaitu Risc Zero, Lagrange, dan Succinct untuk memahami perbedaan dan persamaan dalam desain teknologi dan mekanisme dari mesin virtual generik ini, sehingga dapat menilai tren perkembangan masa depan dari prosesor pendukung.
Risc Zero
Prosesor ZK coprocessor Risc Zero bernama Bonsai, yang membangun seperangkat komponen bukti nol yang tidak bergantung pada blockchain. Bonsai berbasis arsitektur set instruksi Risc-V, memiliki universalitas yang sangat kuat, mendukung berbagai bahasa pemrograman seperti Rust, C++, Solidity, Go, dan lainnya.
Fungsi utama Bonsai meliputi:
Komponen inti dari Bonsai meliputi:
Lagrange
Lagrange bertujuan untuk membangun koprosesor dan basis data yang dapat diverifikasi, yang berisi data historis di blockchain, mendukung pengembangan aplikasi tanpa kepercayaan. Fungsinya yang utama meliputi:
Desain basis data Lagrange melibatkan tiga bagian: penyimpanan data kontrak, data status EOA, dan data blok. Ini menciptakan struktur data blok yang ramah terhadap bukti SNARK, di mana setiap node daun adalah sebuah header blok.
Perhitungan ZKMR virtual machine Lagrange dibagi menjadi dua langkah:
ZKMR dapat menggabungkan bukti perhitungan kecil menjadi bukti perhitungan keseluruhan, secara efektif memperluas kemampuan bukti perhitungan yang kompleks.
Singkat
Tujuan Succinct Network adalah untuk mengintegrasikan fakta yang dapat diprogram ke dalam berbagai tahap pengembangan blockchain. Ini mendukung berbagai kode termasuk Solidity dan bahasa domain khusus zero-knowledge yang dapat dieksekusi di co-processor off-chain.
ZKVM off-chain Succinct disebut SP (Succinct Processor), mendukung Rust dan bahasa LLVM lainnya. Fitur inti nya meliputi:
Perbandingan Proyek Ko-Prosesor
Dalam membandingkan prosesor ZK yang lebih umum, kami terutama mempertimbangkan beberapa aspek berikut:
Saat ini, jalur teknologi proyek utama cenderung seragam, seperti mengadopsi pembungkus STARKs ke SNARKs, serta teknologi bukti rekursif. Mengingat bahwa pembuatan bukti algoritma ZK adalah tahap yang paling mahal dan memakan waktu, setiap proyek sedang membangun jaringan pembuktian dan pasar komputasi awan.
Dalam situasi di mana jalur teknologi serupa, terobosan proyek mungkin lebih bergantung pada kekuatan tim dan dukungan sumber daya ekosistem VC di belakangnya untuk mendapatkan pangsa pasar yang lebih besar.
Perbedaan antara Co-processor dan Layer2
Berbeda dengan Layer2 yang ditujukan untuk pengguna, coprocessor terutama ditujukan untuk pengembangan aplikasi. Ini dapat berfungsi sebagai komponen akselerasi atau komponen modular, diterapkan dalam skenario berikut:
Koprocessor membawa potensi sinkronisasi data waktu nyata di seluruh rantai dan komputasi terpercaya berkinerja tinggi dengan biaya rendah, mampu merekonstruksi sebagian besar middleware blockchain, termasuk oracle, kueri data, jembatan lintas rantai, dan lainnya.
Tantangan yang Dihadapi oleh Co-Processor
Ringkasan dan Prospek
Teknologi ZK memiliki universalitas yang sangat kuat, membantu ekosistem Ethereum berkembang dari desentralisasi menuju tanpa kepercayaan. ZK co-processor sebagai alat penting untuk implementasi teknologi ZK, secara teori dapat mewujudkan versi blockchain dari aplikasi Web2 mana pun.
Adopsi besar-besaran ZK co-processor terutama bergantung pada dua faktor: basis data yang dapat dibuktikan secara real-time di seluruh rantai dan biaya rendah untuk komputasi off-chain. Tujuan ini perlu dicapai melalui iterasi bertahap. Aplikasi komersial chip komputasi ZK adalah prasyarat kunci untuk penerapan besar-besaran co-processor.
Siklus pasar saat ini kurang inovatif, memberikan peluang untuk membangun teknologi aplikasi berskala besar generasi berikutnya. Diharapkan dalam siklus berikutnya, rantai industri ZK akan mencapai komersialisasi. Sekarang adalah waktu terbaik untuk memperhatikan teknologi inti yang dapat mendukung interaksi pengguna on-chain sebanyak 1 miliar.