Pada tanggal 10 April, a16z Crypto merilis solusi zkEVM bernama Jolt, yang bertujuan untuk mempercepat dan menyederhanakan operasi penskalaan blockchain. Jolt mengintegrasikan SNARK zero-knowledge proofs untuk menyediakan kerangka kerja untuk Rollups yang kompatibel dengan EVM, membantu pengembang dalam menciptakan solusi L2 berbasis SNARK. Tim menyatakan bahwa kecepatan Jolt "dua kali lebih cepat" dibandingkan dengan solusi zkVM yang ada.

Karena prinsip-prinsip teknis Jolt relatif kompleks, berikut ini adalah penjelasan sederhana beberapa istilah teknis yang mungkin terlibat:

zkSNARK adalah primitif bukti pengetahuan nol yang kuat dan menjadi dasar untuk membangun zkVM dan zkEVM.

zkVM adalah konsep umum dari mesin virtual zero-knowledge yang mendukung setiap rangkaian instruksi.

zkEVM adalah contoh khusus dari zkVM yang dirancang khusus untuk kompatibilitas dengan EVM.

ZK Rollup menggunakan zkVM atau zkEVM untuk meningkatkan skalabilitas Ethereum sambil mempertahankan privasi.

Apa itu Jolt?

Jolt adalah solusi SNARK yang baru yang memberikan pendekatan yang lebih ringkas dan efisien dalam membangun zkVM (mesin virtual zero pengetahuan). Faktanya, sejak Agustus 2023, a16z Crypto mengusulkan konsep bernama Lasso dan Jolt. Teknologi-teknologi ini diperkenalkan sebagai respons terhadap sifat lambat dan mahal dari teknologi SNARK.

Lasso, salah satu konsep ini, adalah metode pencarian parameter baru yang secara signifikan mengurangi biaya bagi pemeriksa. Jolt, di sisi lain, menggunakan Lasso untuk menyediakan kerangka kerja baru untuk merancang SNARKs untuk zkVM dan aplikasi front-end yang lebih luas. Bersama-sama, mereka meningkatkan kinerja, pengalaman pengembang, dan auditabilitas desain SNARK, dengan demikian meningkatkan konstruksi aplikasi web3. Hal ini, pada gilirannya, meningkatkan penggunaan bukti pengetahuan nol dalam domain blockchain.

Sebelum masuk ke Jolt, mungkin berguna untuk memahami zkVM dan zkEVM.

zkVM adalah konsep generik yang mengacu pada mesin virtual zero-knowledge. Serupa dengan zkEVM, zkVM memungkinkan program ditulis dalam bahasa tingkat tinggi seperti C++ atau Rust, yang kemudian dikompilasi oleh mesin virtual ke dalam bentuk representasi intermediate (seperti sirkuit atau kendala aritmatika). Representasi intermediate ini kemudian dibuktikan untuk dieksekusi dengan benar menggunakan sistem bukti seperti zkSNARK. Berbeda dengan zkEVM, zkVM tidak terbatas pada kompatibilitas EVM tetapi mendukung setiap set instruksi. Jolt adalah implementasi zkVM berperforma tinggi yang dirancang untuk set instruksi RISC-V.

Kita dapat menganggap zkVM sebagai “kotak hitam” khusus yang dapat membuktikan kepada dunia luar, sambil menjaga privasi, bahwa ia benar-benar menjalankan suatu komputasi sesuai dengan program yang telah ditentukan. Namun, zkVM tradisional memerlukan perhitungan yang ekstensif dan rumit untuk menghasilkan bukti ini, yang mengakibatkan kinerja yang sangat buruk.

Inovasi inti dari Jolt terletak pada menemukan pendekatan matematis yang lebih efisien untuk menghasilkan bukti ini:

Pertama, Jolt dengan cerdik mengubah komputasi yang akan dibuktikan menjadi jenis polinom khusus, yang akan kami sebut sebagai 'polinom komputasi'. Karakteristik dari polinom ini adalah bahwa nilainya nol hanya ketika kotak hitam menjalankan komputasi dengan benar.

Untuk membuktikan bahwa nilai dari 'polinom komputasi' adalah nol, Jolt menggunakan protokol interaktif yang disebut 'sumcheck.' Protokol ini memungkinkan pemeriksa untuk yakin dalam waktu yang lebih singkat bahwa nilai polinom tersebut adalah nol tanpa perlu menghitung seluruh polinom. Ini mirip dengan seorang guru yang hanya memeriksa beberapa pertanyaan pada lembar tes siswa untuk menentukan apakah seluruh lembar tes tersebut benar.

Keunggulan Teknis Jolt

Prinsip teknis Jolt cukup kompleks, tetapi secara sederhana, zkVM adalah teknologi kunci dalam meningkatkan skalabilitas jaringan blockchain, mampu memberikan bukti yang efisien sambil menjaga privasi. Vitalik membahas teknologi zkSNARK secara detail dalam pidato kuncinya baru-baru ini di Karnaval Web3 Hong Kong. Vitalik menyatakan, 'Menemukan ZKSNARKS sangat berguna untuk privasi dan skalabilitas.'

Namun, kecepatan pembangkitan bukti dan beban komputasi selalu menjadi tantangan utama untuk aplikasi praktis teknologi zkSNARK, dan telah menjadi fokus penelitian akademis dan industri dalam beberapa tahun terakhir. Skema zkSNARK tradisional, seperti Pinocchio dan Groth16, mungkin memerlukan beberapa jam atau bahkan hari untuk menghasilkan bukti untuk komputasi kompleks dan memerlukan sumber daya memori dan penyimpanan yang signifikan. Engkel kinerja ini secara serius membatasi aplikasi zkSNARK dalam banyak skenario praktis.

Untuk memungkinkan aplikasi berskala besar pada jaringan blockchain dan mencapai verifikasi real-time, meningkatkan kinerja zkSNARK adalah langkah penting.

Secara khusus, proses generasi bukti zkSNARK melibatkan algoritma kriptografi kompleks seperti pasangan kurva eliptis dan interpolasi polinomial, yang mengkonsumsi sumber daya komputasi yang signifikan. Terutama ketika ukuran sirkuit yang dihitung besar, kompleksitas komputasi dari generasi bukti meningkat secara eksponensial.

Menurut a16z Crypto, implementasi awal Jolt kira-kira 6 kali lebih cepat dari RISC Zero dan 2 kali lebih cepat dari SP1 yang baru dirilis di CPU. Selain itu, mereka berencana untuk meningkatkan kecepatan Jolt sekitar 1,5 kali dalam beberapa minggu mendatang.

Saat ini, kecepatan Jolt sudah lebih dari 2 kali lebih cepat dari zkVM yang ada, namun masih ada ruang yang cukup besar untuk optimisasi. Jolt juga dengan cerdik memanfaatkan sifat-sifat aljabar polinomial tertentu untuk mencapai skema komitmen polinomial yang lebih efisien, yang lebih lanjut mengurangi ukuran bukti dan waktu verifikasi.

Perubahan yang Mungkin Akan Dibawa oleh Jolt

Dari perspektif rekayasa, Jolt menggunakan serangkaian teknik optimisasi, seperti desain rangkaian yang lebih ringkas, pipa yang lebih efisien, dan paralelisasi yang lebih besar, untuk memaksimalkan pemanfaatan daya komputasi perangkat keras.

Misalkan Anda seorang pengembang Web3 dan ingin mendeploy permainan poker terdesentralisasi di Ethereum. Permainan ini memerlukan pengacakan, penanganan, dan perbandingan peringkat kartu on-chain, dengan setiap operasi yang perlu diimplementasikan melalui sirkuit zkVM untuk privasi dan verifikasi.

Jika Anda menggunakan solusi zkVM yang ada seperti ZoKrates atau Bellman untuk membangun rangkaian tersebut, mungkin akan memakan waktu beberapa jam atau bahkan beberapa hari. Hal ini karena kinerja zkVM saat ini relatif rendah, dan menghasilkan bukti pengetahuan nol untuk rangkaian kompleks memerlukan sumber daya komputasi dan waktu yang signifikan. Hal ini akan mengakibatkan siklus pengembangan dan pengujian yang panjang.

Namun, jika Anda menggunakan Jolt untuk membangun rangkaian yang sama, situasinya akan berubah secara signifikan. Menurut tes yang dilakukan oleh tim Jolt, implementasi saat ini dari Jolt dapat menghasilkan bukti 2-5 kali lebih cepat dibandingkan dengan solusi zkVM mainstream. Ini berarti jika awalnya membutuhkan 10 jam untuk menghasilkan bukti, sekarang mungkin hanya membutuhkan 2-5 jam.

Secara keseluruhan, peningkatan kinerja 2-5x yang dibawa oleh Jolt menandakan peningkatan yang signifikan dalam kegunaan dan aksesibilitas teknologi zkVM. Hal ini akan secara signifikan menurunkan hambatan bagi pengembang Web3, memperpendek siklus pengembangan aplikasi, dan memberikan pengalaman pengguna yang lebih baik bagi pengguna akhir. Ke depan, Jolt memiliki potensi untuk mempercepat adopsi luas teknologi zkVM, memungkinkan lebih banyak pengguna mendapatkan manfaat dari perlindungan privasi yang ditingkatkan dan kemampuan komputasi yang dapat diverifikasi dalam ekosistem Web3.

Tentu saja, Jolt masih dalam tahap awal pengembangan, dan peningkatan kinerja 2-5x hanyalah awalnya. Dengan iterasi dan optimisasi teknologi Jolt secara berkelanjutan, dapat diharapkan terobosan lebih lanjut dalam kinerja zkVM, yang pada akhirnya membuka jalan bagi realisasi aplikasi Web3 dalam skala besar.

Pernyataan:

1. Artikel ini diambil dari [ panews]], hak cipta milik penulis asli [Frank], jika Anda memiliki keberatan terhadap pencetakan ulang, silakan hubungi Tim Pembelajaran Gate, tim akan menanganinya sesegera mungkin sesuai dengan prosedur yang relevan.

2. Penafian: Pandangan dan pendapat yang terdapat dalam artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak merupakan saran investasi apa pun.

3. Versi bahasa lain dari artikel diterjemahkan oleh tim Gate Learn dan tidak disebutkan di Gate.io, artikel yang diterjemahkan mungkin tidak boleh direproduksi, didistribusikan, atau diplagiat.