ZK coprocesseur : redéfinir le paradigme de calcul Blockchain

Contexte historique des coprocesseurs

Le coprocesseur, en tant qu'unité d'assistance au CPU pour traiter des tâches spécifiques, est largement utilisé dans le domaine de l'informatique. Par exemple, le coprocesseur de mouvement M7 lancé par Apple en 2013 a considérablement amélioré la sensibilité au mouvement des appareils intelligents, tandis que le GPU proposé par Nvidia en 2007 gère des tâches comme le rendu graphique. Le coprocesseur permet au CPU de se concentrer sur un traitement plus flexible et variable en prenant en charge l'exécution de code complexe ou nécessitant de hautes performances.

Dans l'écosystème Ethereum, les frais de Gas élevés et les restrictions d'accès aux données entravent gravement le développement des applications. Un transfert ordinaire nécessite 21000 Gas, et les opérations plus complexes coûtent encore plus cher, limitant ainsi le champ de développement des contrats. De plus, les contrats intelligents ne peuvent accéder qu'aux données des blocs récents, et à l'avenir, les nœuds complets ne stockeront plus les données des blocs passés, ce qui rend difficile la réalisation d'applications innovantes basées sur des données historiques.

Pour résoudre ces problèmes, l'introduction du concept de coprocesseur devient une solution possible. La chaîne Ethereum elle-même fonctionne comme un "CPU" pour traiter des opérations simples, tandis que le coprocesseur agit comme un "GPU" pour gérer des tâches intensives en calcul et en données. En combinant la technologie de preuve à divulgation nulle de connaissance, une vérification fiable des calculs hors chaîne peut être réalisée. Cette architecture a le potentiel de soutenir une large gamme de scénarios d'application, tels que les réseaux sociaux, les jeux, le DeFi, et pourrait même permettre la mise en chaîne des applications Web2.

Aperçu des projets de processeurs de consensus mainstream

Les projets de coprocesseurs bien connus dans l'industrie se divisent principalement en trois catégories : indexation des données on-chain, oracles et ZKML. Parmi les projets de coprocesseurs ZK génériques tels que Risc Zero, Lagrange et Succinct, chacun présente des caractéristiques distinctes dans l'architecture de la machine virtuelle sous-jacente.

Risc Zero

Le coprocesseur ZK Bonsai de Risc Zero est basé sur l'ensemble d'instructions RISC-V et possède une grande polyvalence. Ses principales fonctions incluent :

• zkVM universel, capable d'exécuter n'importe quelle machine virtuelle dans un environnement de connaissance nulle
• Système de preuve ZK pouvant être intégré à tout contrat intelligent
• Rollup générique, distribuant les preuves de calcul sur Bonsai sur la chaîne

Les composants principaux de Bonsai incluent le réseau des prouveurs, le pool de requêtes, le moteur Rollup, le centre d'image, le stockage d'état et le marché des preuves, etc.

Lagrange

Lagrange vise à construire des coprocesseurs et des bases de données vérifiables, contenant des données historiques de Blockchain. Ses principales fonctionnalités sont :

• Base de données vérifiable : stockage de contrats sur la chaîne d'index, reconstruction de l'état de stockage de la Blockchain
• Calcul parallèle basé sur le principe MapReduce

Lagrange utilise une nouvelle structure de données pour stocker les données de contrat, l'état des comptes et les données de bloc, et utilise la machine virtuelle ZKMR pour effectuer des calculs distribués et des preuves.

Succinct

L'objectif de Succinct Network est d'intégrer des faits programmables dans tous les aspects du développement de la Blockchain. Ses caractéristiques incluent :

• Prend en charge plusieurs langages de programmation
• Marché de preuve compatible avec plusieurs systèmes de preuve
• Technologie de preuve récursive basée sur STARKs
• Emballeur de SNARKs à STARKs
• Architecture zkVM centrée sur la précompilation

Comparaison des projets de coprocesseurs

En ce qui concerne l'indexation des données, les technologies sous-jacentes, le soutien récursif, les systèmes de preuve, la coopération écologique et les conditions de financement, les projets principaux présentent une forte convergence. Dans le cas de chemins technologiques similaires, la percée pourrait dépendre davantage des ressources de l'équipe et de la coopération écologique.

Différences entre le coprocesseur et Layer2

Le coprocesseur est orienté vers les applications, Layer2 est orienté vers les utilisateurs. Le coprocesseur peut servir de :

• Composant de machine virtuelle hors chaîne Layer2
• Puissance de calcul hors chaîne des applications de Blockchain
• Oracle de données inter-chaînes
• Pont de messagerie inter-chaînes

Les coprocesseurs ont le potentiel de reconstruire divers middleware de la Blockchain, y compris les oracles, les ponts inter-chaînes, etc.

Défis auxquels sont confrontés les coprocesseurs

1. Le seuil de développement est élevé, nécessitant des langages et des outils spécifiques.
2. Le secteur est encore à un stade très précoce, la configuration n'est pas encore claire.
3. Les infrastructures de base comme le matériel ne sont pas encore matures.
4. Les chemins technologiques sont similaires, il est difficile de former un avantage de génération.

Résumé et perspectives

Les coprocesseurs ZK devraient redéfinir le paradigme de calcul Blockchain, permettant la mise en chaîne des applications Web2. La clé de leur développement réside dans la construction d'une base de données entièrement prouvable en temps réel et d'une capacité de calcul hors chaîne à faible coût. La commercialisation des puces de puissance ZK est une condition préalable à leur application à grande échelle. On s'attend à ce que la prochaine période voit la chaîne d'industrie ZK se concrétiser commercialement, posant ainsi les bases pour que Web3 supporte les interactions de 1 milliard d'utilisateurs.