Jolt, giải pháp zkVM mới nhất do a16z Crypto công bố, sẽ mang lại những thay đổi gì?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Jolt, giải pháp zkVM mới nhất do a16z Crypto công bố, sẽ mang lại những thay đổi gì?
a16z Crypto đã công bố giải pháp zkEVM có tên Jolt, nhằm tăng tốc và đơn giản hóa các thao tác mở rộng blockchain.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Frank, PANews
Ngày 10 tháng 4, a16z Crypto đã công bố giải pháp zkEVM mang tên Jolt, nhằm tăng tốc và đơn giản hóa các thao tác mở rộng blockchain. Jolt tích hợp bằng chứng kiến thức không (zero-knowledge proof) SNARK, cung cấp một khung nền cho các Rollup tương thích EVM, giúp các nhà phát triển tạo ra các giải pháp L2 dựa trên SNARK. Nhóm phát triển cho biết, so với các zkVM hiện tại, tốc độ của Jolt "nhanh hơn gấp đôi".
Do nguyên lý kỹ thuật của Jolt khá phức tạp, dưới đây là phần giải thích đơn giản về mối quan hệ giữa một số thuật ngữ kỹ thuật có thể liên quan:
-
zkSNARK là một nguyên thủy bằng chứng kiến thức không mạnh mẽ, là nền tảng để xây dựng zkVM và zkEVM
-
zkVM là một khái niệm máy ảo kiến thức không tổng quát, hỗ trợ mọi tập lệnh
-
zkEVM là một trường hợp đặc biệt của zkVM, được thiết kế riêng để tương thích với EVM
-
ZK Rollup sử dụng zkVM hoặc zkEVM để nâng cao khả năng mở rộng của Ethereum, đồng thời đảm bảo tính riêng tư
Jolt là gì?
Jolt là một giải pháp SNARK mới, cung cấp phương án xây dựng zkVM (máy ảo kiến thức không) hiệu quả và gọn nhẹ hơn. Thực tế, vào tháng 8 năm 2023, a16z crypto đã đề xuất các khái niệm liên quan mang tên Lasso và Jolt. Trong bối cảnh công nghệ SNARK tồn tại chi phí cao và chậm chạp, hai công nghệ này đã được đưa ra.
Trong đó, Lasso là một tham số tra cứu mới, có thể giảm đáng kể chi phí cho bên tạo bằng chứng; Jolt sử dụng Lasso để cung cấp một khung nền mới nhằm thiết kế SNARK cho zkVM và cả thiết kế đầu cuối rộng hơn. Cả hai cùng nhau nâng cao hiệu suất, trải nghiệm phát triển và khả năng kiểm toán trong thiết kế SNARK, từ đó cải thiện việc xây dựng trên web3, thúc đẩy ứng dụng bằng chứng kiến thức không trong lĩnh vực blockchain.
Trước khi hiểu rõ Jolt, có lẽ cần tìm hiểu trước về zkVM và zkEVM.
zkVM là một khái niệm tổng quát, chỉ máy ảo kiến thức không. Tương tự như zkEVM, zkVM cho phép viết chương trình bằng ngôn ngữ cấp cao như C++ hay Rust, sau đó máy ảo biên dịch chương trình thành một dạng biểu diễn trung gian (như mạch hay ràng buộc số học), rồi dùng hệ thống chứng minh như zkSNARK để chứng minh quá trình thực thi biểu diễn trung gian. So với zkEVM, zkVM không bị giới hạn ở việc tương thích EVM mà hỗ trợ mọi tập lệnh. Jolt chính là một triển khai zkVM hiệu suất cao dành cho tập lệnh RISC-V.
Chúng ta có thể xem zkVM như một "hộp đen" đặc biệt, có thể chứng minh với bên ngoài rằng mình thực sự đã thực hiện đúng tính toán theo chương trình định sẵn, trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư. Tuy nhiên, zkVM truyền thống cần thực hiện rất nhiều phép tính rườm rà trong quá trình tạo bằng chứng, dẫn đến hiệu suất rất thấp.
Đột phá cốt lõi của Jolt nằm ở việc tìm ra một phương pháp toán học hiệu quả hơn để tạo bằng chứng:
Đầu tiên, Jolt khéo léo chuyển đổi phép tính cần chứng minh thành một đa thức đặc biệt, tạm gọi là "đa thức tính toán". Đặc điểm của đa thức này là chỉ khi hộp đen thực sự thực hiện đúng phép tính thì giá trị của nó mới bằng không.
Để chứng minh giá trị của "đa thức tính toán" bằng không, Jolt sử dụng một giao thức tương tác gọi là "sumcheck". Giao thức này có thể giúp bên xác minh tin tưởng rằng giá trị đa thức bằng không trong thời gian ngắn, mà không cần tính toàn bộ đa thức. Điều này giống như giáo viên chỉ cần kiểm tra vài câu hỏi để đánh giá toàn bộ bài thi.
Lợi thế kỹ thuật của Jolt
Về mặt nguyên lý kỹ thuật, Jolt rất phức tạp. Nói một cách đơn giản, trong quá trình phát triển mạng lưới blockchain, zkVM là một công nghệ then chốt để nâng cao khả năng mở rộng mạng blockchain, có thể cung cấp bằng chứng hiệu quả trong khi vẫn đảm bảo quyền riêng tư. Trong bài phát biểu chủ đề gần đây tại Lễ hội Web3 Hồng Kông, Vitalik đã trình bày chi tiết về công nghệ zkSNARK. Ông nói: "Việc tìm kiếm ZKSNARKS rất hữu ích trong lĩnh vực riêng tư, cũng như rất hữu ích đối với khả năng mở rộng."
Tuy nhiên, tốc độ tạo bằng chứng và chi phí tính toán luôn là thách thức lớn đối với việc ứng dụng thực tiễn của công nghệ zkSNARK, cũng là trọng tâm nghiên cứu của giới học thuật và ngành công nghiệp trong những năm gần đây. Các giải pháp zkSNARK truyền thống như Pinocchio và Groth16, khi chứng minh các logic tính toán phức tạp, thời gian tạo bằng chứng có thể kéo dài hàng giờ thậm chí hàng ngày, đồng thời tiêu tốn rất nhiều tài nguyên bộ nhớ và lưu trữ. Những nút thắt hiệu suất này nghiêm trọng kìm hãm ứng dụng của zkSNARK trong nhiều tình huống thực tế.
Nếu muốn blockchain đạt được ứng dụng quy mô lớn và hiệu quả xác minh thời gian thực, nâng cao hiệu suất zkSNARK là bước đi then chốt.
Cụ thể, quá trình tạo bằng chứng zkSNARK liên quan đến các thuật toán mật mã học phức tạp như ghép nối đường cong elliptic, nội suy đa thức... Những thao tác này tiêu hao rất nhiều tài nguyên tính toán. Đặc biệt khi quy mô mạch tính toán cần chứng minh lớn, độ phức tạp tính toán để tạo bằng chứng sẽ tăng theo cấp số nhân.
Theo a16z Crypto, trên CPU, triển khai ban đầu của Jolt nhanh hơn khoảng 6 lần so với RISC Zero, nhanh hơn khoảng 2 lần so với SP1 vừa ra mắt gần đây, và trong vài tuần tới sẽ tiếp tục tăng tốc độ Jolt thêm khoảng 1,5 lần.
Hiện tại tốc độ của Jolt đã nhanh hơn các zkVM hiện có trên 2 lần, nhưng vẫn còn dư địa tối ưu lớn.
Jolt còn khéo léo tận dụng một số tính chất đại số nhất định của đa thức để thực hiện phương án cam kết đa thức hiệu quả hơn. Điều này làm giảm thêm kích thước bằng chứng và thời gian xác minh.
Những thay đổi mà Jolt có thể mang lại
Xét về góc độ kỹ thuật, Jolt áp dụng hàng loạt biện pháp tối ưu như thiết kế mạch nhỏ gọn hơn, xử lý theo dây chuyền hiệu quả hơn, song song hóa triệt để hơn... nhằm khai thác tối đa sức mạnh xử lý của phần cứng.
Giả sử bạn là một nhà phát triển Web3, muốn triển khai một trò chơi poker trực tuyến trên Ethereum. Trò chơi này cần xáo bài, chia bài, so sánh giá trị lá bài trên chuỗi, mỗi thao tác đều cần được thực hiện thông qua mạch zkVM để đảm bảo tính riêng tư và khả năng xác minh.
Nếu bạn sử dụng các giải pháp zkVM hiện tại như ZoKrates hay bellman, việc xây dựng mạch như vậy có thể mất vài giờ thậm chí vài ngày. Bởi vì hiệu suất zkVM hiện tại còn thấp, việc tạo bằng chứng kiến thức không cho mạch phức tạp đòi hỏi lượng lớn tài nguyên tính toán và thời gian. Điều này đồng nghĩa với chu kỳ phát triển và kiểm thử rất dài.
Còn nếu bạn dùng Jolt để xây dựng mạch tương tự, tình hình sẽ thay đổi rõ rệt. Theo thử nghiệm của nhóm Jolt, hiện tại tốc độ tạo bằng chứng của Jolt nhanh hơn các giải pháp zkVM phổ biến từ 2-5 lần. Điều này có nghĩa là, nếu trước đây tạo bằng chứng mất 10 tiếng, bây giờ có thể chỉ cần 2-5 tiếng.
Tổng thể mà nói, mức tăng hiệu suất 2-5 lần mà Jolt mang lại có nghĩa là tính khả dụng và dễ sử dụng của công nghệ zkVM đã được cải thiện đáng kể. Điều này sẽ giảm mạnh rào cản cho các nhà phát triển Web3, rút ngắn chu kỳ phát triển ứng dụng, đồng thời mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người dùng cuối. Về lâu dài hơn, Jolt có tiềm năng thúc đẩy ứng dụng quy mô lớn của công nghệ zkVM, giúp nhiều người dùng Web3 hơn được hưởng lợi từ các khả năng bảo vệ riêng tư và tính toán có thể xác minh.
Dĩ nhiên, Jolt hiện vẫn đang ở giai đoạn đầu phát triển, mức tăng hiệu suất 2-5 lần chỉ là khởi đầu. Với việc liên tục cải tiến và tối ưu hóa công nghệ Jolt, hiệu suất của zkVM sẽ tiếp tục đột phá, cuối cùng mở đường cho việc ứng dụng quy mô lớn của Web3.
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
PANews
