Latar Belakang

Pada 10 April, A16z Crypto merilis solusi zero-knowledge Jolt untuk mempercepat dan menyederhanakan operasi penskalaan blockchain. Jolt mengintegrasikan SNARK (Succinct Non-interactive Argument of Knowledge), memungkinkan pengembang untuk dengan cepat membuat solusi L2 berbasis SNARK. Tim juga menyatakan bahwa Jolt dua kali lebih cepat dari zkVM saat ini. Teknologi ZK telah menjadi salah satu utas utama dalam industri kripto, dengan ZK-Rollup dielu-elukan oleh Vitalik sebagai solusi jangka panjang untuk skalabilitas Ethereum. Peluncuran Jolt oleh A16z dari Agustus tahun lalu hingga rilis resmi tahun ini menunjukkan bahwa ZK-Rollup masih merupakan jalur jangka panjang yang memerlukan upaya yang besar. ZK-Rollup telah menarik banyak pemain, membentuk kategori teknis yang lebih halus untuk membedakan antara proyek-proyek. Kompatibilitasnya dengan EVM adalah standar klasifikasi yang paling representatif.

EVM, karena alasan sejarah, memiliki banyak desain yang tidak ramah ZK. Namun, banyak proyek yang ada dibangun di atas EVM pada tahap awal, dan ZK-Rollup masih dianggap sebagai solusi skalabilitas masa depan. Oleh karena itu, sebagian besar proyek ZK-Rollup secara alami menghadapi kompromi antara lebih kompatibel dengan EVM atau lebih kompatibel dengan ZK.

ZKM yang diinkubasi oleh Metis DAO mengambil pendekatan yang lebih mendasar dan mengusulkan solusi zkMIPS universal. zkMIPS mencapai konversi dari proses eksekusi program ke ZKP dengan menggunakan set instruksi MIPS tingkat rendah. Selain kompatibilitas dengan EVM, itu juga dapat kompatibel dengan VM lain, seperti MoveVM dan RustVM, memungkinkan ZK-Rollup untuk membuka pintunya kepada berbagai pengembang yang lebih beragam.

Artikel ini akan memberikan pemahaman yang mendalam kepada pembaca tentang upaya Metis dan kemajuan dalam ZK dan Sequencer terdesentralisasi.

ZKM dan Hybrid Rollups: Sebuah Campuran dari OP dan ZK

Performa luar biasa Metis di pasar tidak terlepas dari mekanisme Hybrid Rollups inovatifnya, yang menggabungkan bukti kecurangan dan bukti validitas untuk mencerminkan keuntungan dari keduanya.

Teknologi zkMIPS ZKM memberikan dukungan kompatibilitas yang solid untuk Hybrid Rollups Metis, memungkinkan Metis mencapai integrasi organik dari ZK dan EVM.

2.1 Mekanisme dan Keuntungan Hybrid Rollups

Dalam Hybrid Rollups, peran kunci meliputi:

• Sequencer: Bertanggung jawab untuk menerima dan memproses transaksi pengguna, menentukan urutan transaksi yang optimal, dan mengemasnya untuk dirilis ke lapisan konsensus dan ketersediaan data.
• Penyusun: Menilai transaksi dan akar status yang diajukan oleh Pemengarang dan mencatatnya di Rantai Komitmen Status (SCC).
• Verifiers: Verifikasi akar status pada rantai Rollup untuk memastikan kebenaran transaksi dan mencegah perilaku penipuan.

Dalam solusi L2 standar, Sequencer mengumpulkan dan memproses transaksi, lalu mempublikasikan data transaksi ke Ethereum mainnet (L1). Proses ini memerlukan validasi data akhir dan konfirmasi oleh L1 untuk memastikan keamanan dan konsistensi.

Sumber: https://mirror.xyz/msfew.eth/WQJaOcFkpTOZLns8MBQaCS4OepRoaZ7uoctnLAnalVw

Hybrid Rollups mengambil pendekatan hybrid saat memproses dan mengoptimalkan transaksi L2. Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:

1. Inisiasi dan pemrosesan transaksi:

• Pengguna memulai transaksi di L2.
• Sequencer menerima dan memproses transaksi ini dan menentukan urutannya dalam Rantai Transaksi Kanonik (CTC).

1. Status pengajuan dan verifikasi:

• Para penawar mengevaluasi transaksi dan mengirimkan root status ke SCC.
• Pemeriksa memeriksa akar status di SCC untuk memastikan bahwa itu akurat.

1. Generasi dan verifikasi bukti pengetahuan nol:

• Prover membaca data dari L1 dan menghasilkan bukti ZK. Ini adalah fitur kunci dari Hybrid Rollups, memungkinkan sistem memverifikasi validitas transaksi tanpa mengungkapkan konten transaksi spesifik.
• Setelah bukti ZK dihasilkan, Verifier akan memulai proses bukti penipuan dan mungkin menghukum Sequencer jika tidak diserahkan tepat waktu.

1. Konfirmasi akhir data dan status:

• Setelah bukti ZK diverifikasi, transaksi difinalisasi melalui kontrak pintar.
• L1 dan L2 dijembatani melalui kontrak pintar untuk memastikan transfer dana dan status yang aman.

Desain Hybrid Rollups memberikan beberapa keunggulan signifikan:

• Efisiensi dan hemat biaya: Dengan menggunakan bukti ZK, Hybrid Rollups dapat memproses lebih banyak transaksi sambil mengonsumsi gas yang lebih sedikit.
• Keamanan yang ditingkatkan: Dengan menggabungkan bukti penipuan tradisional dan bukti ZK, keamanan dan kebenaran transaksi dapat dijamin bahkan saat menghadapi perilaku jahat potensial.
• Kemampuan Skalabilitas: Dengan menggunakan bukti rekursif, Hybrid Rollups dapat menangani transaksi berukuran besar tanpa mengorbankan kinerja, mendukung berbagai aplikasi blockchain yang lebih luas.
• Kompatibilitas dan fleksibilitas: Mendukung beberapa kontrak pintar dan bahasa pemrograman, memungkinkan pengembang untuk dengan mudah bermigrasi aplikasi yang sudah ada ke Hybrid Rollups.

2.2 Bagaimana zkMIPS Mencapai Kompatibilitas ZK yang Bagus

Idea inti dari ZK adalah mengubah proses eksekusi program menjadi bukti matematis yang dapat dengan mudah diverifikasi sehingga semua orang dapat dengan mudah memverifikasi kebenaran eksekusi program tanpa mengulang program tersebut. Kesulitannya terletak pada mentransformasikan logika program sembarangan menjadi bukti matematis yang relatif stabil.

Pengembang biasanya menggunakan bahasa tingkat tinggi untuk mengembangkan program, dan berbagai bahasa tingkat tinggi menggunakan logika yang berbeda untuk “berkomunikasi” dengan perangkat keras.

Oleh karena itu, jalur implementasi dari proyek ZK yang ada seringkali tidak kompatibel satu sama lain. Scroll langsung menulis sirkuit untuk setiap opcode dari EVM, mencapai kesetaraan tingkat opcode, yang secara akurat mencerminkan EVM, namun membawa jumlah rekayasa yang besar.

Polygon zkEVM menciptakan VM khusus dengan kinerja yang dioptimalkan, mengonversi bytecode EVM langsung ke bytecode VM, dan mencapai kesetaraan tingkat opcode dengan lebih efisien. Namun, pengenalan sejumlah besar kode kustom dapat menyebabkan penyimpangan dari EVM dalam jangka panjang;

zkSync membuat VM-nya (SyncVM) dan mendefinisikan representasi menengah aljabar (AIR) berdasarkan register, dan kemudian membangun kompiler khusus untuk mengkompilasi Yul (bahasa perantara yang dapat dikompilasi menjadi kata-kata dari versi EVM yang berbeda). Kode bagian (dianggap sebagai Soliditas tingkat rendah) dikompilasi ke dalam LLVM-IR, dan kemudian dikompilasi menjadi instruksi untuk VM kustom, sehingga mencapai kompatibilitas tingkat Soliditas, tetapi tidak dapat secara langsung menggunakan alat Ethereum yang ada. Konversi mungkin juga memerlukan prosedur audit ulang.

StarkNet meninggalkan kompatibilitas EVM dan langsung menggunakan bahasa tingkat rendahnya (Cairo) untuk menjalankan VM kontrak pintar kustom (Cairo VM) guna mencapai efisiensi ZK yang ultimate.

Dibandingkan dengan solusi dari proyek-proyek di atas, ZKM telah memilih jalur yang lebih inklusif: zkMIPS.

MIPS, yang merupakan singkatan dari “Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages”, adalah kumpulan instruksi mikroprosesor yang dirancang dengan sederhana yang dimulai pada tahun 1985.

Prinsip dasar MIPS adalah mengurangi instruksi mikroprosesor kompleks menjadi bentuk paling dasar mereka, yang meningkatkan kecepatan pemrosesan dan mengurangi kompleksitas mengeksekusi program.

Dalam sistem zkMIPS, set instruksi ini digunakan untuk mengimplementasikan konversi program ke bukti ZK.

Proses implementasi zkMIPS adalah sebagai berikut:

• Konversi program ke MIPS: Pertama, kontrak pintar atau program yang ditulis dalam bahasa pemrograman tingkat tinggi seperti Solidity atau Rust dikompilasi ke dalam set instruksi MIPS. Langkah ini adalah tentang mengubah abstraksi tingkat yang lebih tinggi menjadi operasi konkret yang dapat dilakukan pada tingkat perangkat keras.
• Menghasilkan bukti ZK: Instruksi MIPS ini kemudian digunakan untuk menghasilkan bukti zero pengetahuan yang sesuai. Karena sifat yang disederhanakan dari MIPS, langkah ini lebih efisien secara komputasi dan dapat menghasilkan bukti lebih cepat tanpa mengorbankan keamanan.

Keuntungan zkMIPS

• Kompatibilitas: zkMIPS mendukung kedua Solidity yang kompatibel dengan EVM dan bahasa pengembangan utama lainnya seperti Rust dan Move. Hal ini memungkinkan zkMIPS untuk melayani ekosistem pengembangan blockchain yang lebih luas, membawa lebih banyak kemungkinan aplikasi.
• Efisiensi biaya: Karena efisiensi dari set instruksi MIPS, zkMIPS dapat secara signifikan mengurangi biaya komputasi saat menghasilkan bukti pengetahuan nol, meningkatkan keberlanjutan keseluruhan sistem.
• Bukti rekursif: zkMIPS mendukung bukti rekursif, yang menggabungkan beberapa bukti menjadi unit yang lebih mudah dikelola. Hal ini krusial dalam meningkatkan skalabilitas sistem.

Keuntungan dari MIPS telah diintegrasikan ke dalam proyek-proyek seperti Optimism. Mekanisme Cannon dari Optimism mengonversi program-program yang dieksekusi menjadi MIPS, sehingga lebih mudah dan efisien untuk menemukan kesalahan dan mengeksekusi ulang saat proses eksekusi ditantang.

Metis juga mengikuti tren ini dan mengintegrasikan Cannon ke dalam ekosistemnya. Hal ini lebih memvalidasi praktikalitas dan efisiensi teknologi zkMIPS.

Pemosisi Terdesentralisasi: Desentralisasi dan Keberlanjutan

Selain menggunakan Hybrid Rollups untuk menggabungkan keuntungan dari OP dan ZK, Metis juga aktif mempromosikan implementasi sequencer terdesentralisasi dan memberikan contoh yang terdesentralisasi untuk Rollups.

Dalam model Rollup tradisional, meskipun satu Sequencer dapat mengolah transaksi dan data secara efektif, namun juga berkonsentrasi pada kekuasaan yang besar, yang bisa menyebabkan berbagai risiko:

• Risiko operasional: Jika pengurut gagal atau diserang, pemrosesan transaksi dari seluruh sistem akan terblokir.
• Risiko sensor: Sequencers dapat memproses atau menolak transaksi secara selektif, yang dapat membatasi akses pengguna ke protokol atau layanan keuangan terdesentralisasi (DeFi) tertentu.
• Risiko manipulasi: Dalam urutan transaksi, penentu urutan dapat memprioritaskan transaksi mereka dan mendapatkan manfaat yang tidak pantas dengan meningkatkan biaya transaksi, yaitu nilai yang dapat diekstraksi maksimum (MEV).

Untuk memecahkan masalah di atas, Metis merancang sebuah kolam renang Sequencer terdesentralisasi. Ini terdiri dari beberapa node Sequencer untuk secara bersama-sama mengumpulkan, mengurutkan, dan menjalankan transaksi. Desain ini memastikan keadilan dan transparansi sistem:

• Mekanisme konsensus: Lebih dari dua pertiga node Sequencer harus setuju tentang status setiap blok baru sebelum rangkaian transaksi dapat dikirimkan ke Ethereum mainnet (L1).
• Tanda tangan komputasi multi-pihak (MPC): Sebelum batch transaksi dikirimkan ke L1, keaslian batch diverifikasi melalui tanda tangan MPC untuk memastikan akurasi data.

Keuntungan dari Sequencer terdesentralisasi:

• Keamanan yang ditingkatkan: Melalui pengambilan keputusan bersama oleh beberapa node, risiko kegagalan titik tunggal dikurangi dan kekokohan serta keamanan jaringan ditingkatkan.
• Mengurangi kemungkinan sensor dan manipulasi: Keberadaan beberapa Pengurut membuat sulit bagi satu node untuk memanipulasi atau menyensor transaksi, melindungi kebebasan transaksi pengguna.
• Stabilitas dan redundansi: Sistem mendukung rotasi lancar Sequencers, meminimalkan dampak kegagalan atau gangguan dan meningkatkan stabilitas seluruh jaringan.

Dalam model Sequencer terdesentralisasi Metis, setiap node terdiri dari beberapa komponen kunci:

• L2 Geth (termasuk OP-Node): Bertanggung jawab atas urutan transaksi dan merakit blok.
• Modul adapter: berfungsi sebagai perantara untuk interaksi dengan modul eksternal lainnya (utamanya node PoS).
• Pengirim kelompok (Penyaji): Bertanggung jawab untuk membangun kelompok transaksi dan mengirimkannya ke L1 setelah mendapatkan persetujuan dari beberapa Pemutasi.
• Node PoS: Berkoordinasi antara lapisan Ethereum, konsensus, dan Metis untuk memastikan aset terkunci dengan aman dan validator mendapatkan imbalan.
• Layer konsensus: Berisi sekelompok node Tendermint PoS yang berjalan secara paralel dengan jaringan utama Ethereum untuk memastikan efisiensi operasional tanpa menghambat proses jaringan utama.

Sumber: https://ethresear.ch/t/pos-sequencer-pool-decentralizing-an-optimistic-rollup/16760

Desain ini memungkinkan pool Sequencer terdesentralisasi Metis tidak hanya meningkatkan keadilan dan transparansi pemrosesan transaksi tetapi juga meningkatkan keamanan dan stabilitas jaringan melalui kekuatan terdesentralisasi. Semua ini adalah elemen kunci dalam membangun ekosistem blockchain yang terpercaya dan berkelanjutan.

Ringkasan & Prospek

Keunggulan teknologi dan konseptual Metis menciptakan dasar yang kokoh untuk pengembangan lebih lanjut di masa depan. Hybrid Rollups berbasis zkMIPS Metis diharapkan dapat memecahkan masalah kompatibilitas untuk ZK-Rollup dan membawa ekosistem pengembang yang lebih beragam.

Kemajuan Sequencer terdesentralisasi menunjukkan visi tim dalam mengejar desentralisasi. Saat ekosistem Metis terus berkembang, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa Metis akan menjadi kuda hitam yang terus berlari dalam persaingan L2 masa depan, menciptakan aliran nilai yang stabil bagi pengguna dan pengembang.

Pernyataan:

1. Artikel ini awalnya berjudul “Menjelajahi Keunggulan Teknologi Metis” direproduksi dari [ Komunitas Biteye]. Semua hak cipta milik penulis asli [Wilson Lee, kontributor inti Biteye]. Jika Anda memiliki keberatan terhadap cetak ulang, harap hubungi Gate Belajartim, tim akan menanganinya secepat mungkin.

2. Penyangkalan: Pandangan dan pendapat yang dinyatakan dalam artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak merupakan saran investasi apa pun.

3. Terjemahan artikel ke bahasa lain dilakukan oleh tim Gate Learn. Kecuali disebutkan, menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel terjemahan dilarang.