zkEVM nâng cấp câu chuyện thành zkVM, tại sao 5 dự án cốt lõi này đáng để quan tâm?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
zkEVM nâng cấp câu chuyện thành zkVM, tại sao 5 dự án cốt lõi này đáng để quan tâm?
Máy ảo kiến thức không (zkVM) là một nền tảng tính toán tổng quát dựa trên bằng chứng kiến thức không.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: 0XNATALIE
Trong hành trình tìm kiếm các giải pháp mở rộng và nâng cao hiệu quả tính toán cho blockchain, công nghệ Chứng minh kiến thức không (ZKP) đóng vai trò đặc biệt quan trọng. zkVM (Máy ảo kiến thức không) là một ứng dụng cụ thể của công nghệ này. Là một nền tảng tính toán phổ quát dựa trên ZKP, zkVM có khả năng xác minh tính đúng đắn của các phép toán mà không tiết lộ chi tiết thực thi, đồng thời hỗ trợ xử lý các tác vụ nặng bên ngoài chuỗi, chỉ cần gửi kết quả xác minh lên blockchain, từ đó cải thiện đáng kể khả năng mở rộng của blockchain. Hiện nay, trên thị trường đã xuất hiện nhiều dự án phát triển giải pháp zkVM như a16z, Taiko, ZKM, v.v.
Giới thiệu về zkVM
zkVM là một nền tảng tính toán phổ quát dựa trên chứng minh kiến thức không, có thể thực hiện nhiều loại nhiệm vụ tính toán khác nhau, bao gồm thực thi hợp đồng thông minh, xử lý dữ liệu và các thuật toán phức tạp. Chức năng cốt lõi của nó là tạo ra các chứng minh kiến thức không — loại chứng minh này có thể xác minh tính đúng đắn của quá trình tính toán mà không tiết lộ chi tiết thực thi. Nhờ công nghệ SNARKs, những chứng minh này có thể được xác minh bên ngoài chuỗi mà không yêu cầu người xác minh phải thực hiện lại toàn bộ quá trình tính toán trên blockchain, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí tính toán.
Hơn nữa, thiết kế của zkVM không chỉ giới hạn trong giao dịch tiền mã hóa; tính phổ quát của nó cho phép triển khai trong nhiều ứng dụng khác nhau như xử lý dữ liệu y tế, quản lý chuỗi cung ứng, hệ thống bỏ phiếu kín... — tất cả đều đòi hỏi việc đảm bảo an toàn dữ liệu đồng thời xác minh tính chính xác của logic xử lý.
So sánh zkVM với các máy ảo khác
Các máy ảo truyền thống (VM) thường đề cập đến môi trường tính toán được ảo hóa hoàn chỉnh trên phần cứng vật lý, chức năng chính là mô phỏng môi trường phần cứng để cho phép chạy nhiều hệ điều hành hoặc ứng dụng trên cùng một phần cứng vật lý. Các máy ảo này chủ yếu sử dụng công nghệ ảo hóa phần cứng và cách ly ở cấp độ hệ điều hành để thực hiện chức năng. Chúng thường không liên quan đến quá trình xác minh mã hóa đối với các ứng dụng hoặc dữ liệu chạy bên trong.
Máy ảo kiến thức không (zkVM) sử dụng công nghệ chứng minh kiến thức không để đảm bảo tính đúng đắn của quá trình thực thi chương trình, áp dụng cho bất kỳ chương trình nào có thể biên dịch và chạy trên máy ảo. Thiết kế của zkVM tập trung vào việc cung cấp một nền tảng xác minh tính toán phổ quát, phù hợp với nhiều tình huống ứng dụng và hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như Rust, C/C++, Go, cho phép nhà phát triển xây dựng ứng dụng bằng ngôn ngữ quen thuộc. Tuy nhiên, quá trình tính toán và xác minh thường chậm hơn so với VM truyền thống vì việc tạo chứng minh kiến thức không là một quy trình đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán, làm hạn chế tốc độ xử lý giao dịch (TPS). Dù công nghệ zk hiện nay đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc tạo từng chứng minh đơn lẻ, nhưng khả năng xử lý khối lượng lớn giao dịch dưới tải cao vẫn còn hạn chế. Việc tạo mỗi chứng minh có thể mất từ vài giây đến vài phút, gây trở ngại cho các ứng dụng yêu cầu thông lượng cao như hệ thống xử lý thanh toán quy mô lớn.
zkEVM là một phiên bản cụ thể của zkVM, được thiết kế riêng cho hệ sinh thái Ethereum nhằm tăng khả năng mở rộng thông qua chứng minh kiến thức không. Nó tương thích hoàn toàn với hợp đồng thông minh và công cụ phát triển của Ethereum như Solidity và Vyper, cho phép các ứng dụng Ethereum hiện có di chuyển sang zkEVM mà không cần sửa đổi gì. Vì vậy, zkEVM giống như một phiên bản tối ưu hóa đặc biệt dành cho Ethereum.
Các dự án liên quan đến zkVM
Mặc dù đối mặt với những thách thức của công nghệ zk, vẫn có một số dự án thể hiện năng lực kỹ thuật mạnh mẽ trong việc phát triển giải pháp zkVM.
Jolt: Hiệu suất nổi bật
Ngày 9 tháng 4, a16z công bố phiên bản thử nghiệm ban đầu của Jolt – một giải pháp zkVM mới. Jolt là một zkVM kiểu mới, nổi bật với tốc độ vận hành nhanh và dễ dàng mở rộng cũng như kiểm toán mã nguồn đối với nhà phát triển.
Khác với các zkVM dựa trên khuôn khổ STARK, Jolt tận dụng phương pháp tra cứu Lasso và công nghệ dựa trên sumcheck. Cách tiếp cận sáng tạo này không chỉ đơn giản hóa việc triển khai các lệnh máy ảo mới mà còn nâng cao tốc độ tổng thể của hệ thống. Thiết kế của Jolt nhấn mạnh tính thân thiện và hiệu quả, với kho mã cực kỳ gọn nhẹ – mỗi lệnh CPU trong Jolt chỉ cần khoảng 50 dòng mã Rust để thực hiện. Ngoài ra, hiệu suất của Jolt cũng rất ấn tượng: trong các bài kiểm tra cơ bản ban đầu, tốc độ tạo chứng minh kiến thức không nhanh hơn RISC Zero hơn 5 lần và nhanh hơn SP1 gấp 2 lần.
RISC Zero: Xử lý hiệu quả các phép tính phức tạp
RISC Zero là một zkVM có cấu trúc SNARK đệ quy, điểm đặc biệt nằm ở việc sử dụng phương pháp đệ quy cho phép các chứng minh lồng ghép vào nhau. Trong công nghệ SNARKs, đệ quy có thể chia một chứng minh phức tạp thành các chứng minh nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Những chứng minh nhỏ này có thể được xác minh độc lập rồi sau đó hợp nhất thành một chứng minh lớn hoàn chỉnh, mà không ảnh hưởng đến tính hợp lệ. Điểm độc đáo của RISC Zero là cách thực hiện đệ quy, tích hợp liền mạch nhiều lớp chứng minh vào một chuỗi chứng minh duy nhất, giúp giảm tải tính toán và lượng dữ liệu cần xử lý, đồng thời duy trì được tính an toàn và toàn vẹn trong suốt quá trình xác minh nhiều bước.
Một điểm khác biệt nữa của RISC Zero là sử dụng tập lệnh RISC-V — đây là một ISA (Kiến trúc tập lệnh) tiêu chuẩn mở, hướng tới khả năng mở rộng và linh hoạt. Lựa chọn này đảm bảo RISC Zero có thể tận dụng hệ sinh thái công cụ hỗ trợ rộng rãi, giúp dễ tiếp cận và tích hợp vào các hệ thống hiện tại hơn so với các zkVM khác có thể dùng kiến trúc chuyên biệt hoặc ít phổ biến hơn.
Năm ngoái, họ đã thành công trong việc huy động 40 triệu USD trong vòng gọi vốn A. Vòng gọi vốn do Blockchain Capital dẫn dắt, với sự tham gia của các nhà đầu tư nổi bật khác như Bain Capital Crypto, Galaxy Digital, IOSG Ventures, RockawayX, Maven 11, Fenbushi Capital, Delphi Digital, v.v.
Succinct: Thân thiện với nhà phát triển
Succinct phát triển zkVM SP1, được tùy chỉnh riêng để thực thi mã viết bằng Rust hoặc bất kỳ ngôn ngữ nào có thể biên dịch qua LLVM, mang lại tính linh hoạt và dễ sử dụng cao hơn. SP1 hỗ trợ kiến trúc mô-đun, cho phép nhà phát triển tùy chỉnh và mở rộng chức năng thông qua "precompiles". Precompile là các mô-đun cụ thể có thể được thêm vào hoặc sửa đổi bởi nhà phát triển, tăng cường chức năng cốt lõi của máy ảo, giúp xử lý các tác vụ hoặc phép toán đặc thù một cách hiệu quả hơn.
Hơn nữa, SP1 xây dựng mạng lưới chứng minh phi tập trung, đơn giản hóa việc triển khai và thực thi chứng minh, từ đó hạ thấp rào cản sử dụng các phương pháp mã hóa tiên tiến. Mạng lưới này cho phép nhà phát triển tạo chứng minh một cách hiệu quả chỉ bằng một cú nhấp chuột, cung cấp một phương pháp đơn giản hóa.
Tháng 3, Succinct huy động thành công 55 triệu USD. Vòng gọi vốn do Paradigm dẫn dắt, với sự tham gia của Robot Ventures, Bankless Ventures, Geometry và các nhà đầu tư thiên thần như Sreeram Kannan (Eigenlayer) và đồng sáng lập Polygon Sandeep Nailwal. Ngày 13 tháng 5, Succinct công bố ra mắt mạng thử nghiệm SP1.
Taiko: Hệ thống đa chứng minh
Taiko đã bắt đầu chuyển đổi từ zkEVM sang zkVM. Điểm độc đáo của zkVM Taiko nằm ở việc áp dụng hệ thống đa chứng minh (multi-proof system). Khái niệm đa chứng minh do Vitalik đề xuất, và Taiko khẳng định mình là dự án đầu tiên triển khai khái niệm này, sẽ trực tiếp hỗ trợ hệ thống đa chứng minh khi ra mắt mainnet vào cuối tháng 5. Hệ thống này cho phép zkVM của Taiko tạo ra nhiều loại chứng minh khác nhau, từ đó nâng cao tính an toàn và độ bền vững của hệ thống. Ngay cả khi một loại chứng minh gặp sự cố, các loại chứng minh khác vẫn có thể đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường và phát hiện kịp thời mọi lỗi chuyển trạng thái. Ngoài ra, Taiko còn sử dụng hệ thống chứng minh Halo2-KZG, giúp duy trì hiệu quả và chi phí thấp khi xử lý các phép tính phức tạp và khối lượng giao dịch lớn.
Tháng 3, Taiko hoàn tất vòng gọi vốn A trị giá 15 triệu USD, do Lightspeed Faction, Hashed, Generative Ventures và Token Bay Capital đồng dẫn dắt, với sự tham gia của Wintermute Ventures, Flow Traders, Amber Group, OKX Ventures và GSR.
ZKM: Kiến trúc MIPS đơn giản và ổn định
ZKM là một dự án zkVM được ươm tạo bởi Quỹ Metis, sử dụng kiến trúc MIPS kết hợp với công nghệ chứng minh kiến thức không để tạo ra máy ảo zk. Thiết kế này giúp ZKP hòa hợp tốt hơn với cách xử lý tính toán nội bộ của hệ thống, tăng tốc độ thao tác và giảm chi phí tính toán liên quan đến việc triển khai riêng biệt giao thức ZKP. Trong khi hầu hết các zkVM hiện nay sử dụng ngôn ngữ Rust, ZKM cung cấp hỗ trợ gốc cho Golang.
MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) là kiến trúc máy tính tập lệnh rút gọn (RISC) thế hệ đầu tiên. Tập lệnh MIPS tương đối đơn giản và ổn định, có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị tính toán và hệ thống nhúng, sở hữu tính phổ dụng và thích nghi cao. Do đó, hệ thống ZKM dựa trên kiến trúc MIPS dễ dàng phát triển và triển khai hơn.
zkMIPS chia chương trình MIPS hoàn chỉnh thành nhiều đoạn. Mỗi đoạn lệnh được phân thành bốn loại và đưa vào bốn bảng mô-đun tương ứng. zkMIPS sử dụng phương pháp chứng minh STARK để xác minh độc lập từng lệnh trong mỗi bảng mô-đun, đảm bảo mọi thao tác trong bảng là chính xác và mọi lệnh trong đoạn chương trình đều nằm trong bảng mô-đun tương ứng. Sau đó, nó xác minh rằng trình tự thực thi các đoạn chương trình khớp với toàn bộ quá trình thực thi chương trình. Bằng cách này, ngay cả các chương trình thực thi bên ngoài chuỗi cũng có thể được xác minh trên chuỗi, tăng cường tính minh bạch và niềm tin vào việc thực thi chương trình.
Gần đây, ZKM đã ra mắt một cơ sở hạ tầng đa chuỗi tương tác tối thiểu hóa niềm tin mới có tên Entangled Rollups, sử dụng zkMIPS để xây dựng một khung tương tác đa chuỗi phi tập trung, không cần tin cậy. Không giống như các cầu nối zk bên thứ ba chỉ xác minh chuyển tài sản qua chụp nhanh, ở đây mọi phép tính đều có thể được xác minh nên mức độ an toàn rất cao. Chìa khóa của khả năng tương tác này là một cơ chế chứng minh phổ quát có thể tạo chứng minh trên một blockchain và xác minh trên blockchain khác. Một điểm khác biệt giữa ZKM và các zkVM khác là khả năng tạo một chứng minh kiến thức không phù hợp với mọi thao tác. ZKM tích hợp an ninh vào tầng底层 kiến trúc CPU/MIPS, khiến mọi phần mềm chạy trên kiến trúc này đều thừa hưởng cùng mức độ an toàn, mà không cần từng phần mềm phải thực hiện riêng quy trình chứng minh kiến thức không.
Ngoài ra, ZKM còn có những đặc điểm sau:
-
Tương thích với mọi máy ảo: ZKM nằm dưới mỗi máy ảo, cho phép tương thích với nhiều máy ảo hợp đồng thông minh blockchain khác nhau như MoveVM (zkMVM), WASM (zkWASM) và RustVM (zkRVM).
-
Cắm vào là chạy (Plug-and-play): Nhà phát triển có thể áp dụng ZKM mà không cần thay đổi kho mã hiện có, giúp giảm chi phí áp dụng và cho phép sử dụng nhiều ngôn ngữ hợp đồng thông minh hay thậm chí cả ngôn ngữ lập trình truyền thống.
-
Ổn định dài hạn: Tập lệnh MIPS ổn định, không cần thay đổi theo EVM luôn cập nhật, tạo ra môi trường phát triển ổn định hơn cho nhà phát triển.
Triển vọng tương lai của zkVM
Khi công nghệ blockchain ngày càng trưởng thành và các công ty tiên phong không ngừng khám phá, hiệu suất của zkVM đang không ngừng được cải thiện. Chúng ta có thể hình dung zkVM sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong thế giới tiền mã hóa, trở thành một phần của các công nghệ then chốt. Đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu về độ nhạy cảm dữ liệu và an toàn liên chuỗi ngày càng tăng, khả năng mà zkVM mang lại hoàn toàn phù hợp với xu hướng thị trường. Chúng ta kỳ vọng sẽ vượt qua các thách thức kỹ thuật như tối ưu hóa mạch và bản thân hệ thống chứng minh, tung ra các zkVM hoàn hảo tương thích với mọi ngôn ngữ lập trình, thu hút thêm nhiều nhà phát triển hơn nữa bước vào kỷ nguyên Web3 mới.
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
@ChainFeedsxyz
