Giải mã ma trận sản phẩm RISC Zero: Làm thế nào để thúc đẩy Ethereum tiến tới tương lai ZK?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Giải mã ma trận sản phẩm RISC Zero: Làm thế nào để thúc đẩy Ethereum tiến tới tương lai ZK?
Gần đây, RISC Zero zkVM đã phát hành phiên bản 1.2, giới thiệu một phương pháp biên dịch trước hoàn toàn mới, cho phép các nhà phát triển triển khai logic biên dịch trước cùng với ứng dụng mà không cần tích hợp sẵn vào zkVM.
Chuyên sâu báo cáo Web3Bài viết: LINDABELL
Tại hội nghị Devcon gần đây, thành viên cốt lõi của Quỹ Ethereum Justin Drake đã trình bày đề xuất Beam Chain, nhằm nâng cấp lớp đồng thuận của Ethereum thông qua công nghệ zkSNARK và zkVM để cải thiện tính mở rộng, bảo mật và hiệu quả của mạng. Tầm nhìn này cũng một lần nữa làm nổi bật tầm quan trọng của zkVM. Là một máy ảo kiến thức không (zkVM) phổ quát, zkVM có thể xử lý các phép toán phức tạp theo cách linh hoạt và hiệu quả hơn, đồng thời loại bỏ sự phụ thuộc vào logic hợp đồng thông minh truyền thống.
Trong bối cảnh xu hướng này, các dự án như RISC Zero, Succinct và Cysic đang được xem là những nhân tố then chốt thúc đẩy đổi mới trong lĩnh vực này. Trong đó, RISC Zero dựa trên kiến trúc RISC-V để phát triển zkVM, đồng thời xây dựng một loạt công cụ mã nguồn mở như Zeth, Kailua và Bonsai, không chỉ cải thiện hiệu suất xác thực khối và Rollup mà còn cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho quá trình nâng cấp ZK hóa của Ethereum.
Ma trận sản phẩm hệ sinh thái RISC zkVM: Từ công nghệ cốt lõi đến ứng dụng thực tiễn
RISC Zero là một triển khai zkVM dựa trên tập lệnh RISC-V, với tư cách là nền tảng tính toán kiến thức không phổ quát, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình chính như Rust và C++, gần như có thể thực hiện mọi tác vụ tính toán. So với các nền tảng kiến thức không khác, phần tạo bằng chứng (prover) và phần kiểm chứng (verifier) của RISC Zero hoàn toàn mã nguồn mở, cho phép nhà phát triển tự sinh và xác minh bằng chứng ngay trên thiết bị cục bộ. Ngoài ra, trình xác minh của RISC Zero tương thích với nhiều nền tảng khác nhau, có thể tích hợp dễ dàng vào các hệ sinh thái blockchain khác nhau, từ đó đơn giản hóa quy trình phát triển ứng dụng phi tập trung.
Vào tháng 6 năm nay, RISC Zero đã phát hành zkVM 1.0. Phiên bản zkVM 1.0 không chỉ hỗ trợ nhiều ngôn ngữ và tác vụ tính toán phức tạp, mà còn sử dụng công nghệ Continuations để chia nhỏ các tác vụ tính toán lớn thành nhiều đoạn nhỏ, từ đó đạt được tính toán và xác minh song song hiệu quả. Theo lộ trình, RISC Zero đặt mục tiêu tăng hiệu suất và giảm chi phí của zkVM lên 20 lần trước cuối năm 2024, bao gồm việc chuyển toàn bộ quy trình tạo bằng chứng sang GPU (đã hoàn thành 80%), giới thiệu thiết kế mạch RISC-V v2 mới và tối ưu chuyên biệt cho mạch đệ quy. Đồng thời, RISC Zero đang tích hợp một loạt mô-đun tăng tốc dành riêng cho các thuật toán như RSA, Keccak, ECDSA nhằm cải thiện hiệu suất xử lý nhiệm vụ liên quan đến Ethereum và các thao tác mã hóa.
Dựa trên năng lực cốt lõi của zkVM, RISC Zero cũng đã phát triển nhiều công cụ và sản phẩm mã nguồn mở. Ví dụ, thông qua mạng Bonsai, nhà phát triển có thể tạo bằng chứng kiến thức không mà không cần phần cứng chuyên dụng; công cụ Steel cho phép chuyển các phép toán EVM phức tạp ra môi trường ngoại chuỗi để thực thi, đồng thời đảm bảo kết quả có thể xác minh, từ đó giảm chi phí thực thi trên chuỗi; Blobstream Zero thông qua cầu nối tới lớp khả dụng dữ liệu Celestia mở ra nhiều khả năng hơn cho việc chia sẻ và xác minh dữ liệu trong hệ sinh thái blockchain mô-đun.
Zeth: Chứng minh toàn bộ khối Ethereum được xây dựng đúng cách
Zeth là công cụ mã nguồn mở do RISC Zero phát triển dựa trên công nghệ zkVM, dùng để tạo bằng chứng kiến thức không cho khối Ethereum, cho phép xác minh tính hợp lệ của khối mà không cần dựa vào trình xác minh truyền thống hay ủy ban đồng bộ. RISC Zero định nghĩa Zeth là Type-0 zkEVM — vừa hoàn toàn tương thích với giao thức Ethereum, vừa nâng cao hiệu quả phát triển nhờ tái sử dụng mã nguồn.
Đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin trong bài viết "Các loại zk-EVM khác nhau" phân loại zkEVM thành bốn loại: Type-1 hướng tới sự tương đương tuyệt đối và không thỏa hiệp với Ethereum; Type-2 cố gắng đạt được sự tương đương hoàn toàn với EVM nhưng không hoàn toàn giống Ethereum; Type-3 gần như tương đương với EVM; Type-4 thì hoàn toàn không tương thích với Ethereum.
Nhờ hiệu suất cao của RISC Zero zkVM, Zeth có thể hoàn tất việc xác minh khối Ethereum trong vài phút. Dữ liệu thử nghiệm cho thấy Zeth có thể tạo bằng chứng khối ở tốc độ 1,1 MHz, và nhờ tính năng "tiếp tục thực thi (continuations)" mở rộng cụm GPU, tốc độ này có thể tăng lên 4,7–6,3 MHz. Tối ưu hóa hiệu suất này cũng giúp giảm chi phí tạo bằng chứng. Theo thử nghiệm, chi phí tạo bằng chứng cho một khối chứa 182 giao dịch chỉ khoảng 21,72 USD, tương đương khoảng 0,11 USD mỗi giao dịch.
Trong quá trình phát triển Zeth, đội ngũ RISC Zero tận dụng triệt để các thành phần trong hệ sinh thái Rust như revm, ethers và alloy, giúp nhà phát triển nhanh chóng triển khai chức năng tạo bằng chứng khối và áp dụng vào nhiều kịch bản khác nhau. Thiết kế này mang lại sự linh hoạt cao hơn cho nhà phát triển, cho phép điều chỉnh logic xây dựng khối theo nhu cầu và thích nghi với các đề xuất cải tiến Ethereum trong tương lai.
Ở cấp độ ứng dụng, Zeth cung cấp giải pháp hiệu quả cho zk Rollup, khách hàng nhẹ (light client) và cầu nối liên chuỗi. Việc xây dựng zk Rollup và zkEVM truyền thống thường tốn rất nhiều thời gian và vốn, khiến các nhóm nhỏ khó tiếp cận. Trong khi đó, Zeth dựa trên kiến trúc zkVM mô-đun, cho phép nhà phát triển tùy chỉnh dễ dàng logic xác minh khối. Ví dụ:
-
zk Rollup: Zeth có thể nhanh chóng tạo bằng chứng khối, rút ngắn chu kỳ phát triển và giảm chi phí đầu tư cho ZK Rollup.
-
Khách hàng nhẹ: Không cần xây dựng lại khối vẫn có thể xác minh tính hợp lệ, giảm chi phí vận hành.
-
Cầu nối liên chuỗi: Zeth sử dụng ZKP để xác minh tính đúng đắn của dữ liệu liên chuỗi mà không tiết lộ thông tin nhạy cảm trên chuỗi, giảm sự phụ thuộc vào bên thứ ba và rủi ro tấn công liên chuỗi.
Vào tháng 5 năm nay, Zeth đã thành công mở rộng khả năng trích xuất dữ liệu khối Optimism từ mạng chính Ethereum, tạo ZKP để xác minh tính đúng đắn của khối và hỗ trợ xác minh trên chuỗi. Điều đó có nghĩa là nhờ Zeth, Optimism có thể xác minh giao dịch hiệu quả hơn và giải quyết tranh chấp giao dịch.
Bonsai: Cho phép nhà phát triển tạo bằng chứng mà không cần phần cứng riêng
Bonsai là dịch vụ tạo bằng chứng từ xa được thiết kế riêng cho các ứng dụng zkVM, cho phép nhà phát triển tạo bằng chứng mà không cần sử dụng phần cứng cá nhân, từ đó giải quyết mâu thuẫn giữa tài nguyên tính toán trên chuỗi hạn chế và chi phí cao. Thông qua Bonsai, nhà phát triển chỉ cần định nghĩa ứng dụng zkVM cần thực thi cùng dữ liệu đầu vào, hệ thống sẽ tự động thực hiện tính toán ở nền và tạo ra bằng chứng kiến thức không tương ứng. Toàn bộ quá trình này không yêu cầu nhà phát triển triển khai thêm thiết bị phần cứng nào. Đồng thời, Bonsai tận dụng cụm GPU quy mô lớn để xử lý song song nhiều tác vụ tính toán. Ngoài ra, Bonsai cung cấp API và SDK đơn giản, thân thiện, giúp nhà phát triển dễ dàng tích hợp vào hệ thống hiện có, giảm đáng kể độ khó phát triển.
Dựa trên dịch vụ tạo bằng chứng từ xa này, RISC Zero đã ra mắt công cụ mã nguồn mở Bonsai Pay, kết hợp xác thực danh tính OAuth2.0 và công nghệ ZKP, cho phép người dùng gửi hoặc nhận token trên mạng Ethereum thông qua tài khoản Google. Ví dụ, khi Alice muốn chuyển tiền cho Bob, cô chỉ cần nhập địa chỉ email Google của Bob và số tiền vào Bonsai Pay. Bob sau đó đăng nhập Bonsai Pay, nhập địa chỉ email và hoàn tất xác thực tài khoản Google. Bonsai Pay sẽ dùng OAuth 2.0 tạo mã thông báo ủy quyền, chứng minh Bob thực sự sở hữu email đó. Tiếp theo, Bonsai Pay gọi dịch vụ tạo bằng chứng Bonsai để tạo bằng chứng kiến thức không, chứng minh tài khoản Google của Bob được liên kết với địa chỉ ví. Hợp đồng thông minh xác minh bằng chứng xong sẽ mở khóa và chuyển tiền vào ví của Bob.
Toàn bộ quá trình, Bonsai Pay sử dụng ZKP để xác minh "tài khoản Google của Bob được liên kết với địa chỉ ví", mà không tiết lộ bất kỳ thông tin cụ thể nào về tài khoản Google.
Một ứng dụng quan trọng khác của Bonsai là Bộ đồng xử lý ZK (ZK Co-processor). Nó chuyển các tác vụ tính toán phức tạp từ trên chuỗi xuống ngoại chuỗi bằng công nghệ bằng chứng kiến thức không, đồng thời tạo ra bằng chứng không thể thay đổi để đảm bảo tính đúng đắn của kết quả. Việc triển khai Bộ đồng xử lý Bonsai cũng rất đơn giản: nhà phát triển chỉ cần viết một ứng dụng zkVM để xử lý logic, rồi gọi Bonsai thông qua hợp đồng Solidity đơn giản để chạy tính toán và xác minh kết quả. Trong suốt quá trình, dịch vụ tạo bằng chứng Bonsai chịu trách nhiệm tạo bằng chứng kiến thức không cho tính toán ngoại chuỗi, và bằng chứng này có thể được xác minh trên chuỗi.
Bộ đồng xử lý ZK Bonsai phù hợp với các ứng dụng trên chuỗi yêu cầu hiệu suất cao và chi phí thấp. Ví dụ, trong quản trị DAO, nó có thể chuyển các phép tính bầu cử phức tạp xuống ngoại chuỗi, giảm đáng kể phí Gas trên chuỗi. Bonsai DAO Governor nhờ bộ đồng xử lý mà giảm hơn 50% chi phí Gas cho mỗi phiếu bầu, nâng cao hiệu quả quản trị và giảm rào cản tham gia.
Boundless: Lớp tính toán có thể xác minh
Trong kiến trúc blockchain truyền thống, để đảm bảo tính hợp lệ của giao dịch, tất cả các nút đều phải thực hiện lại toàn bộ tính toán của từng giao dịch. Mặc dù mô hình "thực thi toàn cầu lại" này đảm bảo an toàn và nhất quán, nhưng cũng kéo theo chi phí tính toán cực cao. Để giải quyết vấn đề này, RISC Zero ra mắt Boundless, cho phép một nút duy nhất hoàn thành tính toán và tạo bằng chứng kiến thức không có thể xác minh, các nút khác chỉ cần xác minh bằng chứng là đủ để xác nhận kết quả, không cần thực thi lại toàn bộ.
Boundless đơn giản hóa quy trình xác minh bằng kỹ thuật tổ hợp đệ quy: gộp nhiều bằng chứng kiến thức không nhỏ thành một bằng chứng tổng thể, giúp người xác minh chỉ cần kiểm tra một bằng chứng duy nhất thay vì từng bằng chứng riêng lẻ. Để tối ưu hóa hơn nữa hiệu quả tạo bằng chứng, Boundless tích hợp sẵn các mạch tăng tốc mật mã chuyên dụng, cải thiện hiệu suất các tác vụ phổ biến như băm dữ liệu và xác minh chữ ký số.
Hơn nữa, nhà phát triển sử dụng Boundless không cần hiểu sâu về công nghệ kiến thức không, chỉ cần viết ứng dụng bằng ngôn ngữ lập trình quen thuộc như Rust hoặc Solidity. Hiện tại, Boundless đã mở cửa miễn phí cho nhà phát triển. Bạn không cần di dời hệ thống hiện tại hay cập nhật hợp đồng xác minh, có thể tận dụng dịch vụ tạo bằng chứng của Boundless để nhanh chóng xây dựng và triển khai ứng dụng kiến thức không trên mọi blockchain.
Blobstream Zero: Cầu nối liên chuỗi zkVM đơn giản hóa xác minh dữ liệu liên chuỗi
Blobstream Zero là cầu nối liên chuỗi dựa trên zkVM do RISC Zero và Celestia hợp tác phát triển, nhằm kết nối liền mạch lớp khả dụng dữ liệu của Celestia vào hệ sinh thái blockchain mô-đun hiện tại. Bằng cách chia sẻ và xác minh dữ liệu trên Celestia, Blobstream Zero tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc truyền tải và xác minh dữ liệu giữa các chuỗi.
Là một sản phẩm công cộng hoàn toàn mã nguồn mở, Blobstream Zero cho phép bất kỳ dự án hay nhà phát triển nào chạy phiên bản cục bộ và tạo bằng chứng kiến thức không. Ngoài ra, Blobstream Zero còn có thể hỗ trợ Bộ đồng xử lý ZK. Bản chất Bộ đồng xử lý ZK là công cụ tính toán ngoại chuỗi, do đó cần dữ liệu đáng tin cậy để thực hiện tính toán. Blobstream Zero có thể lấy dữ liệu từ các blockchain như Celestia và tạo bằng chứng ZK để chứng minh tính đáng tin cậy của dữ liệu được truyền.
Steel: Mô hình mới cho hợp đồng thông minh – thực thi ngoại chuỗi, xác minh trên chuỗi
Steel là công cụ mã nguồn mở do RISC Zero ra mắt, sử dụng công nghệ zkVM để thực hiện thực thi hợp đồng thông minh có thể xác minh được ngoài chuỗi. Nhờ Steel, nhà phát triển có thể chuyển các thao tác EVM từ trên chuỗi xuống ngoại chuỗi để thực thi, đồng thời tạo bằng chứng kiến thức không nhằm đảm bảo tính chân thực và khả năng xác minh của kết quả tính toán.
Hợp đồng thông minh truyền thống cần thực hiện đầy đủ mọi logic trên chuỗi, không chỉ tốn kém phí Gas mà còn hạn chế việc phát triển các ứng dụng phức tạp. Cơ chế thực thi ngoại chuỗi và xác minh trên chuỗi của Steel giải quyết vấn đề này. Ví dụ, trong một hợp đồng thông minh đơn giản, việc kiểm tra số dư ERC20 của một tài khoản có lớn hơn 1 hay không và tăng biến đếm. Phương pháp truyền thống cần thực hiện toàn bộ logic trên chuỗi, trong khi Steel thực hiện tính toán ngoại chuỗi và tạo bằng chứng kiến thức không, còn trên chuỗi chỉ cần xác minh bằng chứng mà không cần lặp lại logic hợp đồng.
Hiện tại, RISC Zero đã phát hành Steel 1.0, và một số đối tác đã thành công sử dụng công cụ này để phát triển ứng dụng. Ví dụ, trong một lời gọi hợp đồng xử lý khoảng 400.000 thao tác SLOAD, bằng cách dùng Steel chuyển tính toán xuống ngoại chuỗi, sau đó xác minh bằng chứng kiến thức không trên chuỗi. Chi phí tạo bằng chứng dưới 10 USD, chi phí xác minh trên chuỗi dưới 300.000 Gas.
Kailua: Giải pháp ZK hỗn hợp thúc đẩy đổi mới kiến trúc Rollup
Sau khi ra mắt Zeth, RISC Zero tiếp tục giới thiệu Kailua, một giải pháp nâng cấp Rollup ZK hỗn hợp dành cho optimistic Rollup. Optimistic Rollup truyền thống thường yêu cầu thời gian thách thức 7 ngày, dẫn đến tính tất định giao dịch chậm, trong khi ZK Rollup tuy đạt được tính tất định nhanh nhưng chi phí tạo bằng chứng liên tục quá cao. Kailua kết hợp ưu điểm của cả hai, thông qua kiến trúc hỗn hợp để cân bằng giữa chi phí và hiệu quả. Với tư cách là phần mở rộng của khuôn khổ Optimism Kona, Kailua không chỉ hỗ trợ Kona chưa sửa đổi chạy trên zkVM, mà còn giới thiệu cơ chế giải quyết tranh chấp sáng tạo, giảm yêu cầu thế chấp và rút ngắn độ trễ tất định, từ đó nâng cao hiệu quả và khả năng sử dụng của hệ thống.
Trong kiến trúc Kailua, cơ chế tranh chấp được thiết kế hoàn toàn mới. Trước hết, cơ chế giải quyết tranh chấp loại bỏ giới hạn thời gian, cho phép trình xác minh có đủ thời gian để tạo bằng chứng trong các trường hợp đặc biệt như gián đoạn mạng, từ đó tăng tính đàn hồi của hệ thống. Ngay cả trong tình huống cực đoan, kiến trúc mở rộng của RISC Zero zkVM vẫn có thể hoàn thành bằng chứng trong vòng một giờ. Ngoài ra, chức năng xác minh theo nhu cầu của Kailua cho phép nhà phát triển cấu hình linh hoạt tần suất xác minh, để dần chuyển đổi sang chế độ Rollup được xác minh hoàn toàn với chi phí thấp hơn.
Khác với ZK Rollup, thiết kế của Kailua không yêu cầu tạo bằng chứng liên tục. Đối với các khối trống tần suất thấp hoặc Rollup có nhu cầu hợp đồng đặc biệt, Kailua cung cấp lựa chọn hiệu quả về chi phí hơn. Đồng thời, Kailua cũng giảm đáng kể yêu cầu thế chấp cho Rollup. Số lượng thế chấp của optimistic Rollup truyền thống tăng tuyến tính theo chu kỳ tất định dài, trong khi thiết kế tối ưu của Kailua cố định mức thế chấp, giúp hệ thống duy trì an toàn và hoạt động với chi phí thấp hơn ngay cả trong chu kỳ dài.
Hiện tại, Kailua đã hoàn toàn mã nguồn mở. Nhà phát triển có thể sử dụng công cụ dòng lệnh để triển khai mạng thử nghiệm Optimism cục bộ và nhanh chóng nâng cấp thành mạng hỗ trợ bằng chứng lỗi ZK. Kailua còn hỗ trợ mô phỏng đề xuất lỗi, giúp nhà phát triển hiểu cách trình xác minh thách thức trạng thái sai thông qua zkVM, từ đó hiểu sâu hơn về cơ chế giải quyết tranh chấp. Trong tương lai, Kailua sẽ tiếp tục tối ưu chi phí và hiệu suất, đồng thời mở rộng hỗ trợ cho nhiều khuôn khổ Rollup hơn.
Tổng kết
Như đã phân tích ở trên, ma trận sản phẩm zkVM của RISC Zero đang thúc đẩy sự phát triển của công nghệ bằng chứng kiến thức không trong nhiều lĩnh vực. Zeth và Kailua tập trung vào tối ưu hóa kiến trúc Rollup, nâng cao hiệu quả xác minh khối và tốc độ giải quyết tranh chấp. Bonsai cung cấp dịch vụ tạo bằng chứng từ xa, giảm sự phụ thuộc vào phần cứng và chi phí vận hành, giúp nhà phát triển xây dựng ứng dụng hiệu quả hơn. Blobstream Zero xác minh dữ liệu liên chuỗi hiệu quả, hỗ trợ đáng tin cậy cho hệ sinh thái blockchain mô-đun. Steel giảm chi phí Gas khi thực thi hợp đồng thông minh thông qua mô hình tính toán ngoại chuỗi và xác minh trên chuỗi.
Tất nhiên, trong khi không ngừng hoàn thiện ma trận sản phẩm zkVM, RISC Zero cũng tiếp tục thúc đẩy đổi mới công nghệ nền tảng zkVM. Gần đây, RISC Zero zkVM đã phát hành phiên bản 1.2, giới thiệu một phương pháp biên dịch trước hoàn toàn mới, cho phép nhà phát triển triển khai logic biên dịch trước cùng với ứng dụng mà không cần tích hợp sẵn vào zkVM. Điều này có nghĩa là nhà phát triển có thể thêm logic biên dịch trước mới mà không cần sửa đổi hợp đồng xác minh trên chuỗi hay phối hợp cấu hình prover, cũng không cần fork hoặc thay đổi lớn zkVM để tối ưu hiệu suất. Ngoài ra, thông qua biên dịch trước theo định nghĩa ứng dụng, có thể giảm chi phí tính toán khi tạo bằng chứng. Ví dụ, sau khi Automata tích hợp biên dịch trước RSA, chu kỳ thực thi giảm từ 39 triệu xuống còn 217.000, chi phí giảm khoảng 180 lần.
Khi công nghệ zkVM tiếp tục được tối ưu hóa, tiềm năng của nó sẽ dần hiện rõ trong nhiều kịch bản ứng dụng. Tuy nhiên, để khai thác tốt hơn tiềm năng này, vẫn cần dựa vào sự hợp tác trong hệ sinh thái và hiệu quả triển khai thực tế của công nghệ.
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
