ผู้เขียนข้อความต้นฉบับ: Fox Tech CTO Lin Yanxi, CEO ของ Fox Tech Kang Shuiyue

ชื่อเรื่องรอง

สถานการณ์แอ็พพลิเคชันขนาดเล็ก

ชื่อเรื่องรอง

สถานการณ์การใช้งานขนาดกลาง

ชื่อเรื่องรอง

สถานการณ์การใช้งานขนาดใหญ่

เลเยอร์ 2 ของ zkRollup และ zkEVM เป็นแอปพลิเคชันขั้นสูงสุดของการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ใน Web3 ซึ่งใช้เพื่อจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสถานะที่เกิดจากความเป็นไปได้ต่างๆ ใน ​​VM หรือ EVM เมื่อเทียบกับความซับซ้อนของแอปพลิเคชันขนาดเล็ก มันหมายถึงลำดับความสำคัญที่เพิ่มขึ้น แอปพลิเคชันเหล่านี้มีข้อกำหนดด้านเทคโนโลยีและภาระงานการพัฒนาที่สูงกว่า และยังมีก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีอีกขั้นหนึ่งนอกเหนือจากการบรรลุประสบการณ์ผู้ใช้ในอุดมคติ

ชื่อระดับแรก

อัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพและสแต็กการพัฒนาที่สมบูรณ์เป็นสาขาหลัก

ชุดของอัลกอริทึมที่ไม่มีความรู้ครบชุดจำเป็นต้องผ่านขั้นตอนของการวิจัยเชิงทฤษฎี การสร้างเครื่องมือในการพัฒนา และการพัฒนาแอปพลิเคชันเฉพาะตั้งแต่การวิจัยไปจนถึงแอปพลิเคชัน ในหมู่พวกเขา ปัญหาด้านประสิทธิภาพเป็นหนึ่งในปัญหาคอขวดที่ใหญ่ที่สุดในขั้นตอนต่อไปของแอปพลิเคชันที่ปราศจากความรู้ ซึ่งรวมถึงประสิทธิภาพของอัลกอริทึมและประสิทธิภาพของการพัฒนา

ในแง่ของประสิทธิภาพของอัลกอริทึม การพิสูจน์ด้วยความรู้เป็นศูนย์ที่แตกต่างกันจะใช้วิธีการต่างๆ เพื่อแสดงวงจรที่จะพิสูจน์ และขึ้นอยู่กับความยากทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกัน ปัจจัยเหล่านี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของอัลกอริทึม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญของอัลกอริทึมการพิสูจน์ที่ไม่มีความรู้ ได้แก่ ขนาดการพิสูจน์ เวลาการพิสูจน์ เวลาการตรวจสอบ ฯลฯ ในปัจจุบัน อัลกอริทึมจำนวนมากสามารถใช้เวลาในการตรวจสอบที่สั้นลง และเทคนิคการรวมต่างๆ ยังสามารถบีบอัดขนาดการพิสูจน์ ในขณะที่เวลาในการพิสูจน์คือคอขวดหลัก

คำอธิบายภาพ

รูปที่ 1: อัลกอริธึมการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ต่างๆ

คาดว่าในอนาคต ทีมงานจำนวนมากขึ้นจะทุ่มทุนวิจัยมากขึ้นในอัลกอริทึมของการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ เพื่อค้นหาอัลกอริทึมที่ตรงกับลักษณะของโครงการมากที่สุด ตัวอย่างเช่น โครงการเลเยอร์ 2 เช่น FOX ยืนยันในการออกแบบอัลกอริทึมที่ไปถึงขอบเขตล่างทางทฤษฎีของตัวบ่งชี้หลักของเวลาพิสูจน์ ความซับซ้อนเชิงเส้น O(C) และเวลาการตรวจสอบลอการิทึมโดยไม่มีการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ อัลกอริทึมนี้เหมาะมากสำหรับการสนับสนุนเครือข่ายที่ปรับขนาดได้โดยไม่มีขีดจำกัดบนความจุ

คำอธิบายภาพ

ชื่อระดับแรก

การเร่งด้วยฮาร์ดแวร์ช่วยเปิดสาขาและใบไม้

การเร่งด้วยฮาร์ดแวร์เป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์และทำให้แอปพลิเคชันขนาดใหญ่เข้าใกล้ความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น และสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับสองประเด็น: ประการแรก การดำเนินการใดที่สามารถเร่งความเร็วได้ และประการที่สอง ฮาร์ดแวร์ใดสามารถใช้เพื่อเร่งความเร็วได้

สำหรับคำถามแรก ข้อแตกต่างหลักระหว่างการพิสูจน์ความรู้ที่ไม่มีความรู้ต่างกันนั้นอยู่ที่วิธีการผูกมัดพหุนาม อัลกอริทึมเช่น Plonk ที่นำมาใช้โดย Matter Labs และ Ultra-Plonk ที่นำมาใช้โดย Scroll เป็นข้อผูกมัดพหุนามตาม KZG ดังนั้น Prover จึงเกี่ยวข้องกับจำนวนมาก ของการคำนวณ FFT และการดำเนินการ ECC Dot-multiply MSM นั้นใช้ในการสร้างพหุนามและการผูกมัด ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีราคาแพงในการคำนวณ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MSM มีศักยภาพที่จะถูกเร่งโดยการทำงานบนหลายเธรด แต่ใช้หน่วยความจำมากและช้าแม้ว่าจะมีการขนานกันสูงก็ตาม ในขณะที่ FFT อาศัยการสับเปลี่ยนข้อมูลบ่อยมากในขณะที่อัลกอริทึมกำลังทำงาน ทำให้ยากต่อการเพิ่มความเร็ว โดยการกระจายโหลดข้ามคลัสเตอร์การคำนวณ ดังนั้นการเร่งดำเนินการในปัจจุบันจึงหมายถึงต้นทุนที่สูง

นอกจากนี้ STARK ที่พัฒนาโดย Starkware และ FOAKS ที่พัฒนาโดย FOX ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการแฮชในกระบวนการของ FRI แม้ว่าจะมี FFT ด้วย แต่ปริมาณก็ไม่มาก ดังนั้นอัลกอริธึมทั้งสองนี้สามารถใช้การเร่งด้วยฮาร์ดแวร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงาน

ในระดับฮาร์ดแวร์ มีสามตัวเลือกหลักๆ ได้แก่ GPU, FPGA และ ASIC โดยแต่ละตัวเลือกจะมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน:

• GPU: GPU สามารถเร่งการประมวลผลแบบขนานผ่านอัลกอริธึมบางอย่าง ผลของการใช้การเร่ง GPU ขึ้นอยู่กับอัลกอริทึมเฉพาะ ตัวอย่างเช่น อัลกอริทึม FAKS ที่ใช้ใน FOX ไม่มีการดำเนินการ FFT และ MSM จำนวนมาก และการออกแบบ ZKEVM เองก็มีชิ้นส่วนจำนวนมากที่สามารถคำนวณแบบขนานได้ เพื่อให้สามารถรับการคำนวณจำนวนมากผ่าน GPU การปรับปรุงประสิทธิภาพ

• FPGA: FPGA เป็นวงจรรวมที่ตั้งโปรแกรมได้ ดังนั้นนักพัฒนาจึงสามารถปรับแต่งและเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องขุดสำหรับอัลกอริทึม ZK

• ASIC: ASIC เป็นชิปวงจรรวมที่ปรับแต่งเป็นพิเศษสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก ASIC มีการปรับแต่งมากเกินไป จึงต้องใช้เวลาและค่าใช้จ่ายมากขึ้น บางทีการทำซ้ำของฮาร์ดแวร์จะค่อยๆ พัฒนาไปสู่ ​​ASIC พร้อมกับการเพิ่มขึ้นของขนาดอุตสาหกรรม แต่จะไม่เสร็จสิ้นในขั้นตอนเดียว หลังจากที่ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์มืออาชีพเช่น Bitmain เข้าสู่ช่องนี้ ASIC อาจกลายเป็นตัวเลือกหลัก

ชื่อระดับแรก

การออกแบบกลไก zkPOW เป็นไอซิ่งบนเค้ก

สุดท้าย ด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่สมบูรณ์ การออกแบบกลไกเป็นขั้นตอนสุดท้ายที่จะทำให้กลไกมีเสถียรภาพและก้าวหน้า Prover แรกเริ่มของแต่ละโครงการ zkRollup มักจะใกล้เคียงกับบริการแบบรวมศูนย์แบบดั้งเดิม: มีการปรับใช้บนคลาวด์ และฝ่ายโครงการจะได้รับผลประโยชน์ส่วนนี้โดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ภายใต้คำบรรยายของ Web3 งานของ Prover ในอนาคตจะต้องพัฒนาไปในทิศทางของการกระจายอำนาจ และการพัฒนาดังกล่าวยังมีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ผู้คนจำนวนมากขึ้นจะสามารถแบ่งปันพลังการประมวลผลที่สร้างขึ้นจากการพิสูจน์ และรายได้ที่ใช้ร่วมกันจะผูกพันกับผลประโยชน์ของโครงการ กลไกจูงใจนี้จะมีอำนาจในการประมวลผลที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากขึ้น เพื่อร่วมกันสร้างและขยายระบบนิเวศด้วยฝ่ายโครงการและมูลนิธิ

• กลไกการกระจายอำนาจที่ดีจะขับเคลื่อนพลังที่มากขึ้นเพื่อส่งเสริมความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ทำให้ผู้เชี่ยวชาญจำนวนมากขึ้นจากทุกฝ่ายสามารถทุ่มเทพลังงานให้กับการวิจัยเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบอย่างต่อเนื่องและช่วยให้ผู้ใช้ได้รับประสบการณ์ที่ดีขึ้น

• กลไกการกระจายอำนาจจะปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของความต้องการได้ดีขึ้น

อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายค่อนข้างน้อยในการกระจายอำนาจของกระบวนการพิสูจน์ เช่น ทุกฝ่ายควรได้รับความร่วมมือฉันทามติแบบใดหลังจากการกระจายอำนาจ กระบวนการพิสูจน์ควรมอบหมายงานกระจายอำนาจในระดับใด วิธีรักษาประสิทธิภาพการสื่อสาร และ หลีกเลี่ยงความก้าวร้าวที่อาจเกิดขึ้น ฯลฯ

อย่างไรก็ตาม โซลูชันที่เป็นไปได้ในอุดมคติบางอย่างได้รับการกำหนดไว้ในวิสัยทัศน์ของบางโครงการ ตัวอย่างเช่น การออกแบบของ FOX รวมถึงโซลูชัน zkPOW ซึ่งสามารถบรรลุเป้าหมายต่อไปนี้:

• เพิ่มพลังการคำนวณโดยการสุ่ม: การคำนวณการสร้างการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์จะแตกต่างจากการคำนวณ POW แบบดั้งเดิม ในสถานการณ์ที่ไม่มีการสุ่ม ฝ่ายที่มีพลังการประมวลผลสูงสุดจะได้รับรางวัลเสมอสำหรับการสร้างการพิสูจน์ ส่งผลให้ฝ่ายอื่นๆ ถอนตัวและหลังจากได้รับการผูกขาด ผู้ให้บริการพลังการประมวลผลก็ไม่มีแรงจูงใจที่จะเพิ่มพลังการประมวลผลอีกต่อไป สูญเสียความตั้งใจดั้งเดิมของการกระจายอำนาจ

• ตระหนักถึงความยุติธรรมในการกระจายโดยแนะนำอัลกอริธึมรายได้จากพลังการประมวลผล: แผนการกระจายอย่างยุติธรรมจะทำให้รายได้ที่คาดหวังของผู้ให้บริการพลังการประมวลผลแต่ละรายเป็นสัดส่วนกับพลังการประมวลผลในระยะยาว ซึ่งหมายความว่าแผนนี้จะช่วยให้ zkMiner ได้รับรายได้จากการลงทุนพลังการประมวลผล และเป็นการยากที่จะได้รับรายได้จูงใจส่วนเกินด้วยวิธีการที่ผิดกฎหมาย ในระยะยาว อัลกอริทึมรายได้จากพลังการประมวลผลที่ยุติธรรมยังสามารถรับประกันความเสถียรของจำนวนผู้ให้บริการพลังการประมวลผลในระบบ และยังหมายถึงความต้านทานต่อการโจมตีที่สูงขึ้นด้วย

ในการออกแบบ zkPOW ของ FOX ผู้เข้าร่วมที่ส่งการพิสูจน์ภายในกรอบเวลาหลังจากส่งการพิสูจน์ครั้งแรกจะได้รับสิ่งจูงใจในสัดส่วนที่แตกต่างกัน ในขณะเดียวกัน การแนะนำการสุ่ม เนื้อหาที่ส่งของหลักฐานแต่ละรายการจะแตกต่างกัน หมายความว่าการส่งหลักฐานแต่ละครั้ง ต้องผ่านการคำนวณหลักฐานที่สมบูรณ์ และด้วยการกระจายตามสัดส่วนที่ออกแบบมาอย่างระมัดระวัง รายได้ที่คาดหวังของผู้เข้าร่วมแต่ละคนจะเป็นสัดส่วนกับพลังการประมวลผล ซึ่งจะสร้างแรงจูงใจในเชิงบวกสำหรับผู้เข้าร่วมแต่ละคนในการปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล และท้ายที่สุดจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้ของโครงการและเพลิดเพลินกับความปลอดภัยมากขึ้น เร็วขึ้นและถูกลง บริการ zkRollup