하나의 기사에서 zkSync Boojum 업그레이드 읽기: 더 안전하고 효율적인 zkEVM

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원문 편집: Deep Tide TechFlow

TLDR

• 업그레이드: zkSync Era는 재생성하지 않고 새로운 Boojum 증명 시스템으로 전환하고 있습니다.

• 성능: Boojum은 이미 100TPS 이상을 처리할 수 있는 zkSync Era 분류기를 보완하여 최첨단 증명 성능을 보여줍니다.

• 탈중앙화: Boojum 증명자는 16GB RAM만 필요하므로 향후 대규모 증명자의 탈중앙화를 실현할 수 있습니다.

zkSync의 임무는 모두를 위한 개인의 자유를 증진하는 것입니다. 즉, 무신뢰성, 보안성, 무허가성, 저렴하고 사용하기 쉽고 복원력이 뛰어나며 무한히 확장 가능한 블록체인 네트워크를 구축하여 디지털 자체 소유권에 보편적으로 접근할 수 있도록 하는 것입니다.

이 사명에 맞춰 zkSync Era의 알파 버전이 약 3개월 전에 대중에게 공개되었으며 반응은 놀라웠습니다. 네트워크 하이라이트:

• 총 고정 가치 TVL은 5억 7,700만 달러입니다(출처: L 2B eat).

• 지난 30일 동안 23,750,000건의 거래 - L2 중 가장 많은 거래(출처: L 2B eat)

• 9,735 소스 코드 검증 스마트 계약.

2023년 3월, 거의 3년 동안 메인넷에서 zkSync Lite를 지원해 온 전투 테스트를 거친 회로 프레임워크를 활용하여 SNARK 기반 zkSync Era가 탄생했습니다. 그러나 우리는 이것이 zkSync Era 증명 시스템의 최종 버전이 아닐 것이라는 것을 알고 있었기 때문에 시스템을 재생성하지 않고도 근본적인 변경을 할 수 있도록 설계했습니다. 이는 개발자와 사용자를 방해하지 않고 주요 암호화 업그레이드를 배포할 수 있음을 의미합니다.

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부줌의 특징:

• PLONK 산술화: 영지식 프로토콜의 맥락에서 산술화는 일반적인 계산을 수학적 형식으로 변환하는 프로세스입니다. 현재 증명 시스템과 마찬가지로 업그레이드 시스템은 여전히 ​​PLONK 스타일의 산술을 사용합니다. 이 접근 방식을 사용하면 ZK 회로는 다른 대안보다 작성하기가 더 간단하므로 시스템을 더 쉽게 개발, 감사, 유지 관리 및 업그레이드할 수 있습니다.

• 강력한 커밋 체계: Boojum의 핵심에는 제한된 다항식을 커밋하고 주장된 (다항식의) 개방이 실제로 낮은 차수 다항식임을 효율적으로 증명할 수 있는 핵심 구성 요소인 FRI 커밋 체계가 있습니다.

• 시스템의 효율성: 사람들이 증명자 성능에 대해 이야기할 때 증인 생성이 간과되는 경우가 있지만, 현재 버전의 증명 시스템에서는 최적화된 GPU 증명자가 매우 효율적이어서 증인 생성 시간이 증명 생성 시간과 거의 같은 지점에 도달했습니다. . Boojum을 사용하면 증인 생성 기능 정의의 단순성을 유지하면서 자동으로 병렬화하는(종속성 그래프가 허용하는 경우) 증인 생성 기능을 제공합니다.

• 확장성 용이성: 기본 제약 조건 시스템 추상화는 매우 깨끗하지만 사용자가 특수한 다항식을 추가하거나 소위 일반 열을 재사용하는 등 다양한 방법으로 사용자 정의 게이트 유형을 추가할 수 있습니다. 사용자가 회로에 대한 간단한 형상을 정의한 후 확장 인터페이스는 증명자, 검증자 및 재귀 검증자를 자동으로 생성하는 기능을 제공합니다. 이를 통해 매우 효율적인 개발 프로세스가 가능합니다. 사용자가 회로 구조를 변경하고 사용할 다른 유형의 게이트를 선택하는 경우 인터페이스를 다시 호출하기만 하면 키가 재생성되어 올바른 증명자와 검증자를 사용하고 있는지 확인할 수 있습니다.

• 단일 스택: Boojum을 사용하면 위의 모든 내용을 유형 시스템의 표현력을 활용하여 표준적이고 관용적인 Rust만을 사용하여 표현할 수 있습니다. GPU Prover의 계산 집약적인 부분은 CUDA C++로 작성되었지만 구성을 위해 Rust 바인딩을 제공합니다.

Boojum은 기본적으로 2^64 - 2^32 + 1 크기의 소수 필드(골디락스 필드라고 함)를 사용하고 Poseidon 2 해시 함수 및 조회 테이블 기반 구현과 같은 해당 필드 바인딩 프리미티브의 구현을 제공합니다. SHA 256, Keccak 256 및 Blake 2와 같은 보다 표준적인 암호화 기본 요소입니다.

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세계적 수준의 성능

현재 SNARK 기반 시스템은 현재로서는 효과적이지만 ZK 스택에서 실시간에 가까운 대용량 트랜잭션으로 확장할 수 없습니다. 하이퍼체인으로 실행되는 zkSync Era의 미래 목표는 앞으로 수년간 이러한 시스템을 지원하는 것입니다. 이러한 시스템에 대한 우리의 비전은 증명을 저렴하고 빠르게 생성 및 검증하여 하이퍼체인 간의 빠른 최종성과 상호 운용성을 가능하게 하는 것입니다.

증명 시스템의 성능은 사용자가 거래에 대해 지불하는 수수료에 직접적인 영향을 미치며, 이러한 비용은 시간이 지남에 따라 0에 가까워져야 합니다. 현재 버전의 증명 시스템은 zkEVM을 구축하고 단 몇 달 만에 수백만 건의 거래를 처리할 수 있을 만큼 효율적이지만 Boojum을 사용하면 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다!

네트워크의 증명 생성 시간(및 성능과 관련된 기타 주요 지표)을 측정하기 위해 우리는 여러 증명 시스템을 벤치마킹하고 분석하는 데 광범위한 경험을 갖고 있는 Celer와 파트너십을 맺었습니다. 아래 이미지에서 Boojum은 프로파일링된 대부분의 시스템에서 매우 잘 작동하는 것을 볼 수 있습니다. 결과는 자명합니다. 우리의 구현은 세계적 수준의 증명 성능을 보여 주며, 우리가 아는 한 현재 프로덕션에서 사용 중인 가장 빠른 증명 시스템입니다.

공정한 비교를 위해 Celer는 CPU 기반 증명자에서 이러한 벤치마크를 실행했지만, 우리의 메인넷 시스템은 훨씬 빠른 GPU 기반 증명자를 사용합니다.

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분산형 하드웨어에 대한 요구 사항 감소

이러한 성능 결과는 이것이 우리가 최적화하는 유일한 지표가 아니라는 점을 고려할 때 특히 인상적입니다. 우리는 이를 실행하기 위한 하드웨어 요구 사항을 줄이면서 시스템 성능을 높이고 싶습니다.

기존 시스템을 포함하여 오늘날 일반적으로 사용되는 증명 시스템은 하드웨어 요구 사항이 상대적으로 높습니다. 현재 증명 시스템은 각각 80GB RAM을 갖춘 A100 GPU 세트에서 실행됩니다. 값비싸고 강력한 기계에 대한 필요성은 우리의 목표인 사용자 중심 분산형 증명 생성의 미래에 큰 장애물이 됩니다. 이 목표를 달성하려면 증명 생성을 무허가로 만드는 것만으로는 충분하지 않습니다. 사용자는 참여하기 위해 수백 기가바이트의 RAM이 있는 값비싼 시스템이 필요하지 않아야 합니다.

이것은 우리가 매우 인상적인 진전을 이룬 또 다른 영역입니다! Boojum용 GPU 증명자는 16GB의 RAM만 필요하며, 이 낮은 임계값은 우리가 상상하는 미래를 위한 중요한 단계입니다. CPU 기반 증명에서는 64GB의 RAM도 사용할 수 있는데, 이를 32GB까지 줄이고 최신 멀티 코어 프로세서를 최대한 활용할 수 있기를 바랍니다.

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Boojum의 메인넷 여정

팀은 이 업그레이드를 개발하는 데 몇 달을 보냈으며, 메인넷에서 시스템을 테스트하는 단계에 도달하게 되어 기쁘게 생각합니다. 우리는 지금까지의 몇 가지 이야기를 공유하고 싶었습니다.

zkSync 시대 업그레이드

첫째, zkSync Era의 설계를 통해 시간이 지남에 따라 각 구성 요소를 업그레이드할 수 있으며 증명 시스템도 예외는 아닙니다.

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디자인부터 리뷰까지의 Boojum 여정

약 한 달 전, 우리는 새로운 증명 시스템 구현의 전체 엔드투엔드 버전을 마무리하기 시작했습니다. 이러한 변화의 복잡성과 시스템 정확성의 중요성을 고려하여 우리는 일련의 내부 및 외부 감사에 착수했습니다.

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Boojum: 검토부터 테스트까지

이로써 우리는 단계적 출시의 다음 단계인 메인넷 섀도우 모드에 이르렀습니다! Boojum은 현재 베타 버전이지만 기존 시스템과 병행하여 새로운 증명 시스템을 실행하고 있음을 발표하게 되어 기쁘게 생각합니다. 우리는 메인넷 블록의 그림자 증명을 생성하고 검증하기 시작했습니다.

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Boojum: 테스트부터 메인넷까지

우리가 하는 모든 일과 마찬가지로 안전은 항상 최우선 사항입니다. 우리는 새 시스템 테스트에 완전히 만족할 때만 마이그레이션을 고려할 것이며 앞으로 몇 주, 몇 달 안에 더 자세한 내용을 공유할 것입니다. 또한 우리는 이 흥미로운 업그레이드를 전체 배포에 더 가깝게 만들고 현재 증명 시스템을 단계적으로 폐지하기 위해 추가 감사 및 보안 평가를 수행할 계획입니다.

우리는 Boojum이 보다 안전하고 확장 가능하며 효율적인 zkEVM의 다음 단계라고 믿습니다.