Tính phổ quát của công nghệ ZK: Khởi đầu từ L2 chuyên dụng, nhưng cuối cùng sẽ tỏa sáng trên toàn bộ hệ sinh thái blockchain
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Tính phổ quát của công nghệ ZK: Khởi đầu từ L2 chuyên dụng, nhưng cuối cùng sẽ tỏa sáng trên toàn bộ hệ sinh thái blockchain
Lộ trình phát triển của Ethereum đã đến thời điểm then chốt, rẽ trái sẽ đi theo hướng mở rộng ngang là tuyến đường mô-đun hóa, rẽ phải sẽ đi theo hướng phân tầng dọc thành cấu trúc xếp lớp.
Chuyên sâu báo cáo Web3Bài viết này không tập trung vào các chi tiết kỹ thuật của công nghệ ZK, mà chủ yếu mô tả nhiều hướng ứng dụng nhất có thể. Công nghệ ZK vẫn đang được cải tiến liên tục, tuy nhiên việc triển khai công nghệ cần dựa trên các ứng dụng thực tế. Chúng ta sẽ đi từ các lớp ứng dụng gần người dùng nhất dần xuống các tầng底层 như EVM, L2, cầu nối xuyên chuỗi và blockchain công cộng.
Trong bối cảnh phân công lao động xã hội hóa, công nghệ ở những lĩnh vực khác nhau đối với người ngoài ngành giống như một dạng "phép màu". Việc xây dựng cảm nhận trực tiếp thông qua "những thứ hữu ích" giúp chúng ta nắm bắt được mạch chính, từ đó phản ánh lại đặc điểm kỹ thuật của ZK — đây cũng là cách sắp xếp phù hợp nhất với logic nhận thức của con người.
Lược sử phát triển
Năm 1985, Goldwasser, Micali và Rackoff lần đầu tiên đề xuất mô hình Chứng minh Không kiến thức (Zero-Knowledge Proof), cụ thể hơn là một mô hình “chứng minh không kiến thức tương tác”, cho phép hai bên xác minh tính đúng sai mà không tiết lộ thông tin gốc, thông qua nhiều lần tương tác.
Năm 1991, Manuel Blum, Alfredo Santis, Silvio Micali và Giuseppe Persiano đã đưa ra khái niệm “chứng minh không kiến thức phi tương tác”. Như tên gọi, phương pháp này chỉ yêu cầu một lần xác minh cuối cùng giữa hai bên để kiểm tra tính chân thực của thông tin.
Cải tiến mang lại bởi chứng minh phi tương tác là rất lớn. Thứ nhất, số lần tương tác giảm xuống còn một lần cố định, điều này cho phép xác minh ngoại tuyến và công khai. Xác minh ngoại tuyến đặt nền tảng hiệu quả cho Rollups, trong khi xác minh công khai kết hợp cơ chế phát sóng của blockchain, tránh lãng phí tài nguyên do tính toán lặp lại.
Sau đó, Zcash trở thành ví dụ điển hình đầu tiên áp dụng quy trình SNARKs quy mô lớn, riêng biệt tạo nên cầu nối giữa công nghệ ZK và blockchain.
Tóm lại, cải tiến này nằm ở yếu tố “ngắn gọn” (Succinct). SNARKs nỗ lực nén kích thước thông tin, chứ không đơn thuần là nén lượng dữ liệu xác minh. Trong ZCash, mạch chương trình được cố định, bất biến, do đó việc xác minh đa thức cũng là cố định.
Tính phổ quát của công nghệ ZK
Bắt đầu từ L2 chuyên dụng, nhưng cuối cùng sẽ tỏa sáng trên toàn bộ hệ sinh thái blockchain.
Dùng câu “đại khí vãn thành” để miêu tả công nghệ chứng minh không kiến thức là rất phù hợp. Một thuật toán mật mã học ra đời từ những năm 1980, phải đến 30 năm sau mới thật sự tìm được chỗ đứng. Cùng với sự xuất hiện của các đồng tiền riêng tư thế hệ đầu như Zcash, Monero, công nghệ ZK ngày càng gắn bó chặt chẽ hơn với blockchain.
Lúc ấy, Ethereum vẫn đang vật lộn để tồn tại, nhưng mở rộng quy mô đã là kế hoạch dài hạn. Khi giải pháp Plasma thất bại trên thực tế, Ethereum chuyển hướng sang phương án Layer 2 Rollup. Đồng thời, ZK cũng trải qua các phiên bản kế thừa mang tính kỹ thuật cao hơn như SNARK, PLONK và STARK, hình thành gia đình ZK Rollup phồn thịnh như hiện nay.
Riêng tư và mở rộng quy mô, Tornado Cash và L2, lần lượt trở thành đại diện cho mục đích và trường hợp ứng dụng của công nghệ này.
Nhưng đây mới chỉ là phần nổi của tảng băng trôi. Về bản chất, ZK là phương tiện để kiểm tra thông tin giữa hai bên mà không cần tiết lộ nội dung thông tin, đồng thời đạt hiệu quả cao với chi phí thấp nhất có thể. Ta có thể mượn khái niệm “tam giác bất khả thi” của blockchain do Vitalik đề xuất để minh họa đặc điểm kỹ thuật của ZK.
Chú thích ảnh: Tam giác bất khả thi của ZK Nguồn ảnh: R3PO
Ba yêu cầu này mâu thuẫn lẫn nhau: Để tăng tính tương thích, cần xử lý off-chain nhằm nâng cao hiệu suất; theo đuổi tính phi tập trung thì cần xác minh on-chain càng nhiều càng tốt, dẫn đến giảm hiệu suất và tăng chi phí; nếu muốn đạt mức tương thích tối đa thì hiệu suất xác minh sẽ bị suy giảm.
Tuy nhiên, chính trong quá trình khám phá tam giác bất khả thi này, công nghệ ZK đã liên tục được cải tiến, tạo ra vô số ứng dụng phong phú. Nhưng trước hết, cần thoát khỏi định kiến sẵn có: ZK không chỉ tồn tại trong Layer 2. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ lần lượt giới thiệu về năm lĩnh vực ứng dụng chính: Dapp, L2, ZK-EVM, Cầu nối ZK và Blockchain công cộng dùng ZK.
ZK Dapp: Ánh sáng trong rừng tối
Chú thích ảnh: Minh họa nguyên lý ZK Nguồn ảnh: R3PO
Trong tiểu thuyết “Tam Thể”, Yun Tianming truyền ba nguyên tắc sống sót trong “rừng tối” cho nhân loại Trái Đất thông qua ba câu chuyện cổ tích mà người Tam Thể hiểu rõ:
Đầu hàng, tự giấu mình, hạ thấp đẳng cấp văn minh, tương đương phát tín hiệu an toàn tới những kẻ săn ẩn nấp trong rừng;
Chạy trốn, phát triển động cơ cong suất, phá bỏ tư duy Trái Đất là nhà, nơi nào người Trái Đất đến thì nơi đó là nhà;
Chiến đấu, phát triển nền văn minh liên sao, đánh gục người Tam Thể, gặp kẻ mạnh hơn thì càng mạnh lên.
Việc truyền tải câu chuyện này dưới sự giám sát của người Tam Thể tự thân là một quy trình hoạt động của công nghệ ZK: cả ba bên — người Tam Thể, Yun Tianming và nhân loại Trái Đất — đều biết tất cả “thông tin”, nhưng chỉ Yun Tianming và nhân loại Trái Đất hiểu được “kiến thức” đằng sau thông tin đó.
Chú thích ảnh: Nguyên lý hoạt động của Loopring Nguồn ảnh: L2Beat.com
Đặc điểm “thông tin gói ghém kiến thức” của ZK rất phù hợp với các lĩnh vực cần truyền thông tin công khai nhưng yêu cầu bảo mật kiến thức, như giao tiếp liên chuỗi, DEX xuyên chuỗi.
Ví dụ với Loopring, mặc dù tự nhận là L2, nhưng đây là giải pháp L2 chuyên biệt tập trung vào giao dịch và thanh toán, sử dụng đường hướng zkSNARKs. Theo mô tả trong tài liệu chính thức, họ dời phần lớn công việc xác minh ra ngoài chuỗi, chỉ lưu trữ thông tin xác minh ngắn gọn nhất trên chuỗi.
Để đạt thông lượng cao nhất, chúng tôi chỉ hỗ trợ số dư off-chain. Những số dư này được lưu trong cây Merkle. Người dùng có thể gửi và rút token vào hợp đồng thông minh của chúng tôi, số dư của họ sẽ được cập nhật trong cây Merkle. Nhờ vậy, chúng tôi có thể chuyển token giữa người dùng bằng cách cập nhật cây Merkle off-chain, không cần thực hiện các giao dịch chuyển token tốn kém trên chuỗi.
Lợi ích là thiết kế được giải pháp ZK hoạt động trong lĩnh vực chuyên biệt, bản chất là dùng công nghệ ZK để triển khai Rollup như một giải pháp ứng dụng đơn lẻ. Mô hình này được phát huy mạnh mẽ nhờ dYdX phát triển trên StarkEx, trở thành dẫn đầu trong thị trường phái sinh.
Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ các giải pháp chuyên biệt dễ tự giới hạn, giao tiếp với bên ngoài luôn là vấn đề nan giải. Đồng thời việc nâng cấp và bảo trì nội bộ phải cân nhắc cả nhu cầu mạng chính Ethereum và ứng dụng riêng, giống như đi dây thép, khó bền lâu. Việc dYdX chuyển sang Cosmos và sự ra đời của Rollup phổ quát Taiko báo hiệu rằng cuộc cạnh tranh L2 nằm ở tính phổ quát.
ZK Rollup: Điểm giữa của giấc mơ
Khởi đầu ở phần bụng — đặc điểm tiêu biểu của đợt đổi mới công nghệ ZK gần đây. Trước đó, các dự án tiền riêng tư như ZCash, Tornado Cash vì lý do quản lý đã thất bại giữa chừng, không thể nâng cao ngọn cờ ZK.
Chú thích ảnh: Quá trình ZK giành chiến thắng Nguồn ảnh: R3PO
Lĩnh vực L2 Rollup vừa không phải là blockchain底层, cũng không phải là ứng dụng đỉnh cao, vị trí khá kỳ lạ trong tổng thể bức tranh tiền mã hóa. Điều này tương ứng với thực tế Ethereum đang độc chiếm thị trường, các blockchain còn lại về cơ bản chỉ là các chuỗi chờ tương thích với Ethereum.
L2 không riêng thuộc về Ethereum. Về mặt lý thuyết, mạng lưới Lightning của Bitcoin cũng là một dạng L2, nhưng chỉ có L2 của Ethereum mới được gọi là một "lĩnh vực". Về chiều dọc, trải qua nhiều năm dài, từ Plasma, sidechain, Optimistic Rollup đến ZK Rollup — từng có nhiều hướng đi cạnh tranh nhau. Còn xét theo chiều ngang, riêng ZK Rollup cũng đã phát triển thành nhiều nhánh như ZK VM vs ZK EVM, SNARK vs STARK. Biểu hiện trực quan là số lượng dự án đông đảo, ý kiến đa dạng.
Nhưng về bản chất, Rollup là câu chuyện nền tảng cấp độ blockchain phụ, bản thân nó không tạo lợi nhuận trực tiếp, mà phụ thuộc vào hiệu ứng sinh thái từ chức năng và ứng dụng trên nó. Ví dụ zkSync tập trung vào chuyển khoản Gitcoin, dYdX xây dựng chuỗi ứng dụng dựa trên StarkEx — đều chứng minh tính tương tự blockchain của câu chuyện Rollup.
Trong bối cảnh tổng thể Layer 2 hiện nay, cuộc cạnh tranh chủ yếu nằm giữa SNARK và STARK, đại diện là zkSync và StarkWare. Sự khác biệt chính giữa hai bên như sau:
zkSync: Hướng tới giải pháp ZK Snark tương thích EVN
Thông tin cơ bản:
Nhà phát triển: Matter Labs
TVL: 52 triệu USD, cao nhất 170 triệu USD
Phí chuyển khoản: 0,1U
Mô hình kỹ thuật: ZK-SNARK
Thông tin nhóm:
Alex Gluchowski - Đồng sáng lập kiêm CEO
Danil Lugovskoi - Kỹ sư phần mềm cao cấp
Lịch sử gây quỹ: Tính đến tháng 11 năm 2021, Matter Labs gây quỹ được 58 triệu USD từ a16z, Union Square Ventures, Placeholder.
Giải thích bảng: Lịch sử gây quỹ của Matter Labs Nguồn bảng: R3PO
Chú thích ảnh: Hệ sinh thái zkSync Nguồn ảnh: @ZK_Daily
Toàn cảnh hệ sinh thái: Hiện có hơn 70 ứng dụng, sau khi ra mắt 2.0, tính tương thích EVM có thể khiến số lượng ứng dụng tăng thêm.
ZigZag: DEX sổ lệnh trên zkSync, là một trong những ứng dụng DeFi sớm nhất hỗ trợ zkSync.
ZigZag là giao thức giao dịch phi tập trung, không lưu ký, sử dụng sổ lệnh. Vì hoạt động trên zkSync – giải pháp mở rộng dựa trên kiến trúc ZK Rollups – chuyển tính toán và lưu trữ trạng thái ra ngoài chuỗi, ưu thế trong các trường hợp như thanh toán đơn giản, giao dịch và các ứng dụng chuyên biệt, cung cấp dịch vụ giao dịch gần như miễn phí cho người dùng. ZigZag cũng cung cấp cầu nối và thị trường NFT (chưa ra mắt).
ZigZag từng nhận được 100.000 USD quyên góp vào tháng 10 năm ngoái, cùng tháng khởi chạy ba cặp giao dịch ETH/USDT, ETH/USDC, USDC/USDT trên zkSync 1.0. Theo trang quyên góp Gitcoin, ZigZag đã nhận tổng cộng gần 300.000 USD quyên góp, là một trong những dự án nổi bật nhất trong đợt quyên góp Gitcoin vòng 12 lúc bấy giờ.
Dịch vụ cầu nối ZigZag là sản phẩm cốt lõi khác của dự án, hiện hỗ trợ chuyển đổi tài sản giữa Ethereum và zkSync, cũng đã ra mắt cầu nối từ zkSync sang Polygon.
ZigZag dự kiến ra mắt thị trường NFT trên mainnet zkSync.
Khi công bố ra mắt token, ZigZag cũng thành lập DAO ZigZag, sau này DAO sẽ quyết định các trường hợp sử dụng token, chia sẻ lợi nhuận, v.v.
Số lượng người dùng hiện tại là 310.000, tài khoản hoạt động là 2.216, người dùng mới là 504.
1、zkSync 1.0
Tương thích cấp độ zkVM, chủ yếu dùng cho thanh toán và chuyển khoản, ví dụ thành công nhất là hỗ trợ 98% kênh quyên góp Gitcoin.
Ổn định vận hành hai năm, giảm 50 lần phí gas, hỗ trợ 4 triệu giao dịch chuyển khoản.
2、zkSync 2.0
Sẽ hỗ trợ đầy đủ zkEVM, zkSync 2.0 sẽ ra mắt mainnet trong vòng 100 ngày, mùa thu sẽ ra mắt bằng chứng ZK cho hợp đồng thông minh EVM trong môi trường sản xuất thực tế.
29/10/2022: Giải pháp mở rộng Layer 2 zkSync công bố phiên bản Baby Alpha mainnet 2.0.
18/10/2022: zkSync hoàn thành "Cột mốc 3: Gộp bằng chứng" (Milestone 3: Proof Merging), phát hành trình xác minh end-to-end trên testnet, tích hợp bằng chứng hiệu lực, zkSync 2.0 chính thức chạy zkEVM trên testnet công khai, và sẽ trình diễn một ZK-rollup hoàn chỉnh 11 ngày trước khi ra mắt mainnet.
07/09/2022: zkSync 2.0 mở đăng ký dự án cho mainnet.
31/08/2022: zkSync 2.0 testnet hoàn thành nâng cấp phí động, hiện tại ước tính theo tài nguyên hệ thống dự kiến cần thiết, thu phí theo mức sử dụng thực tế. Nâng cấp phí động gồm mô hình phí mới, hỗ trợ tài khoản Paymasters trừu tượng và hỗ trợ EIP-1559, cùng các cập nhật khác như hỗ trợ ngôn ngữ lập trình Vyper, cải thiện tương thích zkEVM, chức năng plugin biên dịch Hardhat nhị phân.
25/05/2022: Cầu xuyên rollup Orbiter Finance thêm hỗ trợ zkSync 2.0 trên testnet.
10/03/2022: zkSync nâng cấp cổng 2.0, hỗ trợ thanh toán phí gas bằng mọi token ERC20 chứ không chỉ ETH, thêm trình duyệt khối, người dùng có thể xin token thử nghiệm.
22/02/2022: zkSync thông báo ra mắt testnet công khai 2.0, sẽ phát hành ZK Rollup tương thích EVM đầu tiên trên testnet công khai.
StarkNet
Sau khi dYdX rời khỏi Cosmos,StarkNet dùng Cairo viết ra ZK-EVM.
Thông tin cơ bản:
Phát hành: StarkWare
TVL: 1,26 triệu USD, cao nhất 1,5 triệu USD
Mô hình kỹ thuật: ZK-STARK, mô hình ZKVM, ngôn ngữ lập trình riêng Cairo không tương thích solidity, nhưng được tối ưu để viết ZK-EVM
Sản phẩm chính:
StarkEx phục vụ doanh nghiệp (ToB), cung cấp dịch vụ Rollup chuyên biệt cho từng ứng dụng, đã lên mainnet Ethereum từ năm 2020, tương đối trưởng thành, đại diện tiêu biểu là dYdX.
StarkNet là L2 phổ quát, có thể triển khai bất kỳ hợp đồng thông minh nào, không cần phát triển tùy chỉnh như StarkEx. StarkNet đã lên testnet vào tháng 6 năm ngoái, lên mainnet Ethereum vào tháng 11 năm ngoái.
StarkNet xây dựng mạch điện tử phổ quát ZK, trong khi StarkEx xây dựng mạch điện tử tùy chỉnh cho từng ứng dụng. Độ phức tạp vấn đề StarkNet xử lý cao hơn nhiều so với StarkEx.
Chú thích ảnh: Nguyên lý hoạt động StarkNet Nguồn ảnh: L2BEAT.COM
Thông tin nhóm:
Đồng sáng lập và Chủ tịch Eli Ben-Sasson, lấy bằng Tiến sĩ khoa học máy tính lý thuyết tại Đại học Hebrew năm 2001, chuyên về mật mã học và chứng minh không kiến thức. Ông là một trong những người phát minh ra hệ thống chứng minh STARK, từng tham gia xây dựng nhiều dự án mã hóa, bao gồm Zcash. Trước khi đồng sáng lập StarkWare, Eli từng là giáo sư máy tính tại Viện Công nghệ Israel.
Đồng sáng lập và CEO Uri Kolodny, lấy bằng Cử nhân Khoa học Máy tính tại Đại học Hebrew, MBA tại MIT Sloan. Uri là một doanh nhân liên tục, từng đồng sáng lập nhiều công ty công nghệ, bao gồm công ty thiết bị y tế OmniGuide, công cụ phát triển trực quan hóa dữ liệu lớn Mondria. Trước đó, Uri từng làm EIR (doanh nhân nội bộ) tại hai VC Israel, cũng từng là nhà phân tích của McKinsey.
Đồng sáng lập và Kiến trúc sư trưởng Michael Riabzev, tiến sĩ, là nghiên cứu sinh của Eli Ben-Sasson, cũng là đồng phát minh giao thức ZK-STARK.
Đồng sáng lập và Nhà khoa học trưởng Alessandro Chiesa, đồng sáng lập Zcash với Eli Ben-Sasson, giảng dạy tại khoa Máy tính UC Berkeley.
Lịch sử gây quỹ: Tổng cộng gây quỹ được 225 triệu USD.
Đánh giá sơ bộ:
Việc phát triển công nghệ STARK khó, nhưng triển vọng rộng lớn, đồng thời chống được tấn công lượng tử — lý do chính TVL thấp nhưng vẫn gây quỹ được số lượng lớn;
Việc dYdX rời đi gây tổn thương nặng nề, nhưng về sau MakerDAO, Aave sẽ tiếp tục triển khai, về dài hạn phù hợp với các ứng dụng có yêu cầu an toàn đặc biệt;
StarkNet có thể xử lý khối lượng tính toán lớn, rất có lợi cho phát triển game, ví dụ như @LootRealms, @TheDopeWars đang chuẩn bị ra mắt;
Cuối cùng, StarkNet lần đầu tiên viết ra ZK-EVM đầu tiên, sớm hơn bất kỳ đối thủ nào tương thích solidity. StarkWare cũng sẽ mã nguồn mở ngôn ngữ lập trình Cairo 1.0 vào Q1/2022, phiên bản biên dịch Cairo 1.0 dự kiến ra mắt đầu quý I năm sau, tập trung hỗ trợ tất cả chức năng hiện có của StarkNet trong Cairo 1.0.
Phát triển hệ sinh thái:
Ngày 29/11, StarkNet thông báo nâng cấp Mainnet alpha lên v0.10.2 và công bố lộ trình hiệu suất.
Tiến triển chính bao gồm: song song hóa trình sắp thứ tự (sequencer), triển khai Rust mới cho Cairo-VM, triển khai lại sequencer bằng Rust, lộ trình này nhằm chuẩn bị cải thiện TPS.
Hiện tại có hơn 40 dự án trong hệ sinh thái StarkNet, trong đó 13 dự án hạ tầng, 14 dự án DeFi, 11 dự án NFT/trò chơi.
Chú thích ảnh: So sánh hệ sinh thái StarkWare và zkSync Nguồn ảnh: @ETH_Daily
dYdX chuyển sang chuỗi ứng dụng
dYdX sẽ phát triển một sổ lệnh và động cơ khớp lệnh off-chain phi tập trung, chuyển từ Ethereum sang chuỗi ứng dụng riêng của dYdX, dự kiến sẽ mã nguồn mở dYdX V4 vào cuối năm nay.
Giao thức phái sinh trên Ethereum, hiện tại dùng StarkEx của StarkWare để đạt mục tiêu mở rộng và chi phí thấp. Tuy nhiên, vào tháng 6/2022, dYdX công bố kế hoạch V4, sẽ dùng Cosmos SDK và Tendermint để phát triển chuỗi ứng dụng riêng.
Số liệu thống kê của Messari cho thấy, Uniswap và dYdX lần lượt chiếm 44% và 38% thị phần DEX.
Về lý do rời khỏi hệ sinh thái Ethereum, dYdX cho biết nhóm không hài lòng với tốc độ giao dịch hiện tại 10 giao dịch/g
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
