Фон

10 квітня A16z Crypto випустила нуль-знання рішення Jolt для прискорення та спрощення операцій масштабування блокчейну. Jolt інтегрує SNARK (Стислий неінтерактивний аргумент знань), що дозволяє розробникам швидко створювати SNARK-основані рішення L2. Команда також заявила, що Jolt вдвічі швидший за поточні zkVMs. ZK технологія була одним з основних напрямків у криптовалютній галузі, а ZK-Rollup був провозглашений Віталіком як довгострокове рішення для масштабуваності Ethereum. Випуск Jolt від A16z з серпня минулого року до його офіційного випуску цього року свідчить про те, що ZK-Rollup все ще потребує великих зусиль. ZK-Rollup привернув багатьох учасників, утворивши більш уточнені технічні категорії для розрізнення проектів. Його сумісність з EVM є найбільш представницьким класифікаційним стандартом.

EVM, з історичних причин, має багато дизайнів, що не підтримують ZK. Однак багато існуючих проєктів були побудовані на EVM на ранніх стадіях, і ZK-Rollup все ще розглядається як майбутнє рішення масштабованості. Тому переважна більшість проєктів ZK-Rollup природно стикається з компромісом між більшою сумісністю з EVM або більшою сумісністю з ZK.

ZKM, виведений Metis DAO, обирає більш фундаментальний підхід та пропонує універсальне рішення zkMIPS. zkMIPS досягає перетворення від процесу виконання програми до ZKP, використовуючи набір інструкцій MIPS нижчого рівня. Окрім сумісності з EVM, він також може бути сумісний з іншими VM, такими як MoveVM та RustVM, що дозволяє ZK-Rollup відкрити свої двері для більш різноманітного кола розробників.

Ця стаття надасть читачам глибоке розуміння зусиль Metis та прогресу в ZK та децентралізованому Sequencer.

ZKM та гібридні Rollups: поєднання OP та ZK

Значний успіх Metis на ринку неможливо уявити без його інноваційного механізму гібридних Rollups, який поєднує докази шахрайства та докази валідності, щоб втілити переваги обох.

Технологія zkMIPS від ZKM забезпечує надійну підтримку сумісності для гібридних роллапів Metis, що дозволяє Metis досягти органічної інтеграції ZK та EVM.

2.1 Механізми та переваги гібридних Rollups

У гібридних роллапах ключову роль відіграють:

• Послідовник: відповідальний за отримання та обробку транзакцій користувачів, визначення оптимального порядку транзакцій та їх упаковку для передачі на рівні згоди та доступності даних.
• Пропоненти: Оцінюють транзакції та корені стану, надані послідовником, та записують їх у ланцюг комітетів стану (SCC).
• Верифікатори: Перевірте корені стану на ланцюгу Rollup, щоб забезпечити правильність транзакцій та запобігти шахрайській поведінці.

У стандартних рішеннях L2 Послідовник збирає та обробляє транзакції, а потім публікує дані транзакцій на головний мережі Ethereum (L1). Цей процес потребує остаточної перевірки даних та підтвердження з боку L1 для забезпечення безпеки та послідовності.

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

Гібридні ролапи використовують гібридний підхід при обробці та оптимізації транзакцій L2. Конкретні кроки виглядають наступним чином:

1. Ініціація та обробка транзакцій:

• Користувачі ініціюють транзакції на рівні L2.
• Послідовник отримує і обробляє ці транзакції та визначає їх порядок у Ланцюжку Канонічних Транзакцій (CTC).

1. Подання статусу та його перевірка:

• Пропозери оцінюють транзакцію та надсилають кореневий стан до SCC.
• Перевірники переглядають кореневий стан в SCC, щоб переконатися, що він точний.

1. Генерація та перевірка доказу нульового знання:

• Доказує читає дані з L1 та генерує доказ ZK. Це ключова функція Гібридних Роллапів, яка дозволяє системі перевірити правильність транзакції без розкриття конкретного вмісту транзакції.
• Як тільки буде згенеровано доказ ZK, Верифікатор розпочне процес доведення шахрайства та може покарати Послідовника, якщо він не буде поданий вчасно.

1. Остаточне підтвердження даних та статусу:

• Після перевірки ZK-доказу транзакція завершується за допомогою смарт-контрактів.
• L1 та L2 з'єднані через смарт-контракти для забезпечення безпечного переказу коштів та статусу.

Дизайн Гібридних Роллапів надає кілька значущих переваг:

• Ефективність та вигідність: З використанням ZK-доказів гібридні Rollups можуть обробляти більше транзакцій, витрачаючи менше газу.
• Підвищена безпека: Поєднуючи традиційні докази шахрайства та ZK-докази, можна гарантувати безпеку та правильність транзакцій навіть при можливому зловживанні.
• Масштабованість: За допомогою рекурсивних доказів, Гібридні Rollups можуть обробляти транзакції великого масштабу, не жертвуючи продуктивністю, підтримуючи більший спектр застосувань блокчейну.
• Сумісність та гнучкість: підтримує кілька розумних контрактів і мов програмування, що дозволяє розробникам легко мігрувати існуючі програми на Гібридні Роллапи.

2.2 Як zkMIPS досягає чудової сумісності з ZK

Основна ідея ZK полягає в перетворенні процесу виконання програми в математичний доказ, який можна легко перевірити, щоб кожен міг легко перевірити правильність виконання програми без повторення програми. Складність полягає в перетворенні довільної логіки програми в відносно стабільний математичний доказ.

Розробники зазвичай використовують високорівневі мови ​​програмування для розробки програм, а різні високорівневі мови ​​програмування використовують різну логіку для "спілкування" з апаратним забезпеченням.

Отже, шляхи впровадження існуючих проектів ZK часто несумісні між собою. Scroll безпосередньо записує ланцюжки для кожного опкоду EVM, досягаючи еквівалентності на рівні опкодів, що точно відображає EVM, але вимагає величезної кількості інженерних зусиль.

Polygon zkEVM створює власний віртуальний станок з оптимізованою продуктивністю, безпосередньо перетворює байткод EVM на байткод VM та досягає більш ефективного еквіваленту на рівні опкодів. Однак введення великої кількості власного коду може призвести до відхилення від EVM в довгостроковій перспективі;

zkSync створив свою віртуальну машину (SyncVM) і визначив своє алгебраїчне проміжне представлення (AIR) на основі регістрів, а потім побудував спеціалізований компілятор для компіляції Yul (проміжна мова, яку можна скомпілювати в слова різних версій EVM). Розділовий код (вважається нижчим рівнем Solidity) компілюється в LLVM-IR, а потім компілюється в інструкції для власної віртуальної машини, тим самим досягаючи сумісності на рівні Solidity, але він не може безпосередньо використовувати існуючі інструменти Ethereum. Перетворення також можуть вимагати процедур повторної перевірки.

StarkNet відмовляється від сумісності з EVM та безпосередньо використовує свою мову низького рівня (Cairo) для виконання власної віртуальної машини для розумних контрактів (Cairo VM) для досягнення кінцевої ефективності ZK.

Порівняно з рішеннями вищезазначених проектів, ZKM обрав більш інклюзивний шлях: zkMIPS.

MIPS, що означає "Мікропроцесор без заблокованих стадій конвеєра", - це простий набір інструкцій мікропроцесора, який почав використовуватися у 1985 році.

Основний принцип MIPS полягає в тому, щоб зменшити складні мікропроцесорні інструкції до їх найбільш простої форми, що збільшує швидкість обробки та зменшує складність виконання програм.

У системі zkMIPS цей набір інструкцій використовується для реалізації конвертації програм в докази ZK.

Процес впровадження zkMIPS виглядає наступним чином:

• Перетворення програм на MIPS: спочатку розумні контракти або програми, написані мовами програмування високого рівня, такими як Solidity або Rust, компілюються в набір інструкцій MIPS. Цей крок полягає в перетворенні високорівневих абстракцій на конкретні операції, які можуть виконуватися на рівні апаратного забезпечення.
• Генерувати докази ZK: Ці інструкції MIPS потім використовуються для генерації відповідних доказів нуль-знань. Завдяки спрощеному характеру MIPS цей крок є більш обчислювально ефективним і може швидше виробляти докази без втрати безпеки.

Переваги zkMIPS

• Сумісність: zkMIPS підтримує як сумісний з EVM Solidity, так і інші популярні мови програмування, такі як Rust та Move. Це дозволяє zkMIPS обслуговувати більш широку екосистему розробки блокчейну, вносячи більше можливостей застосування.
• Вартість ефективності: Завдяки ефективності набору інструкцій MIPS, zkMIPS може значно зменшити витрати на обчислення при генерації доказів з нульовим рівнем знань, що збільшує загальну стійкість системи.
• Рекурсивні докази: zkMIPS підтримує рекурсивні докази, які агрегують кілька доказів в більш керовану одиницю. Це критично для покращення масштабованості системи.

Переваги MIPS були інтегровані в проекти, такі як Оптимізм. Механізм Cannon Оптимізму перетворює виконані програми на MIPS, що полегшує і прискорює пошук помилок та повторне виконання, коли процес виконання став викликом.

Metis також слідував за цим трендом і інтегрував Cannon у свою екосистему. Це додатково підтверджує практичність та ефективність технології zkMIPS.

Децентралізований послідовник: Децентралізація та стійкість

Крім того, використовуючи гібридні роллапи для поєднання переваг OP та ZK, Metis також активно просуває впровадження децентралізованих послідовників та створює децентралізований приклад для роллапів.

У традиційній моделі Rollup, хоча один Секвенсор може ефективно обробляти транзакції та дані, він також концентрує велику кількість потужності, що може призвести до різних ризиків:

• Операційний ризик: якщо послідовник вийде з ладу або йому дістанеться атака, обробка транзакцій усієї системи буде заблокована.
• Ризик цензури: Послідовники можуть вибірково обробляти або відхиляти транзакції, що може обмежити доступ користувачів до певних протоколів або сервісів децентралізованої фінансової (DeFi) сфери.
• Ризик маніпулювання: у послідовності транзакцій послідовник може віддавати перевагу своїм транзакціям та отримувати неправомірні вигоди шляхом збільшення комісій за транзакції, тобто максимальної вилучної вартості (MEV).

Для вирішення вищезазначених проблем Metis розробив децентралізований пул послідовників. Він складається з кількох вузлів послідовників для спільного агрегування, упорядкування та виконання транзакцій. Це рішення забезпечує чесність та прозорість системи:

• Механізм консенсусу: Більше двох третин вузлів Sequencer повинні погодитися щодо статусу кожного нового блоку, перш ніж пакет транзакцій може бути поданий на головну мережу Ethereum (L1).
• Підпис множинної обчислення (MPC): Перш ніж транзакційна партія буде подана на рівень L1, автентичність партії перевіряється за допомогою підпису MPC для забезпечення точності даних.

Переваги децентралізованого послідовника:

• Підвищена безпека: завдяки спільному прийняттю рішень кількома вузлами ризик виникнення однієї точки відмови зменшується, а надійність та безпека мережі збільшуються.
• Зменшити можливість цензури та маніпуляцій: Існування кількох Послідовників ускладнює можливість одного вузла маніпулювати або цензурувати транзакції, захищаючи свободу транзакцій користувачів.
• Стабільність та зайвість: Система підтримує плавний оберт секвенаторів, що мінімізує вплив відмов або перерв та покращує стабільність всієї мережі.

У децентралізованій моделі послідовника Metis кожен вузол складається з кількох ключових компонентів:

• L2 Geth (включаючи OP-Node): Відповідальний за послідовність транзакцій та складання блоків.
• Модуль адаптера: служить посередником для взаємодії з іншими зовнішніми модулями (головним чином вузлами PoS).
• Пакетний подавач (Заявник): Відповідальний за побудову пакетів транзакцій та їх подання до L1 після отримання затвердження від кількох Послідовників.
• Вузол PoS: Координує між шаром Ethereum, згодою та шаром Metis, щоб забезпечити безпечне блокування активів та винагородження валідаторів.
• Шар узгодження: Містить групу вузлів Tendermint PoS, які працюють паралельно з основною мережею Ethereum, щоб забезпечити операційну ефективність без уповільнення процесу основної мережі.

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

Цей дизайн дозволяє децентралізованому пулу послідовників Metis не лише покращити справедливість та прозорість обробки транзакцій, але й підвищити безпеку та стабільність мережі завдяки децентралізованій потужності. Всі вони є ключовими елементами у побудові надійноє та стійкого екосистеми блокчейну.

Зведення та перспектива

Технологічні та концептуальні переваги Metis створюють міцну основу для подальшого розвитку у майбутньому. Очікується, що його гібридні ролапи на основі zkMIPS вирішать проблему сумісності для ZK-Rollup і принесуть більш різноманітну екосистему розробників.

Розвиток децентралізованого Sequencer демонструє візію команди щодо переслідування децентралізації. Постійний розвиток екосистеми Metis дає нам підстави вважати, що Metis стане чорним кіньком, що продовжуватиме гонку у майбутній конкуренції L2, створюючи стійкий потік вартості для користувачів та розробників.

Заява:

1. Ця стаття під оригінальною назвою «Вивчення технологічних переваг метиса» відтворена з [Спільнота Biteye]. Усі авторські права належать оригінальному автору [Вілсон Лі, співробітник Biteye]. Якщо у вас є які-небудь зауваження стосовно перепублікації, будь ласка, зв'яжіться з Gate Learnкоманда, команда якнайшвидше впорається з цим.

2. Відмова від відповідальності: Погляди та думки, висловлені в цій статті, представляють лише особисті погляди автора і не є жодною інвестиційною порадою.

3. Переклади статті на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, копіювання, поширення або плагіатування перекладених статей заборонено.