Coinbase: Giải thích chi tiết về hệ sinh thái ZK

Tiêu đề gốc: Tìm hiểu về bối cảnh không có kiến ​​thức

Tác giả gốc: Jonathan King

Bằng chứng không có kiến ​​thức (ZKP) và các công nghệ tạo ra là một lĩnh vực đột phá trong mật mã và phần lớn được coi là mục tiêu cuối cùng của các khái niệm thiết kế blockchain.

Ngày nay, ZKP đang ngày càng trở thành một trong những giải pháp hứa hẹn nhất để giải quyết các vấn đề mở trong web3, bao gồm: 1) khả năng mở rộng chuỗi khối, 2) các ứng dụng bảo vệ quyền riêng tư và 3) không cần khả năng tương tác đáng tin cậy.

Vào năm 2023, ZK Technology sẽ đầu tư hơn 400 triệu USD, tập trung chủ yếu vào khả năng mở rộng của lớp giao thức Ethereum L1 hoặc L2, cũng như các công cụ dành cho nhà phát triển và cơ sở hạ tầng mới nổi.

Hệ sinh thái ZK có thể được chia thành 3 lớp: 1) Cơ sở hạ tầng (tức là các công cụ hoặc phần cứng được sử dụng để xây dựng các giao thức hoặc ứng dụng trên nền tảng ZK nguyên thủy), 2) Mạng (tức là các giao thức L1 và L2 sử dụng hệ thống chứng minh ZK ) và 3) ứng dụng (nghĩa là các sản phẩm đầu cuối của người dùng sử dụng cơ chế ZK).

Mặc dù vẫn còn ở giai đoạn đầu nhưng sự phát triển nhanh chóng của hệ sinh thái ZK hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới về các giải pháp blockchain an toàn, riêng tư và có thể mở rộng.

Bằng chứng không có kiến ​​thức (ZKP) và các công nghệ tạo ra phần lớn được coi là mục tiêu cuối cùng của thiết kế blockchain, đặc biệt khi nó liên quan đến việc cung cấp giải pháp cho các ứng dụng trên chuỗi để xác minh với thông tin giả định tin cậy tối thiểu. Về cơ bản, bằng chứng không có kiến ​​thức là một kỹ thuật mã hóa cho phép một bên (được gọi là người chứng minh) chứng minh cho một bên khác (người xác minh) ​​rằng một phép tính là hợp lệ mà không làm lộ bất kỳ dữ liệu cơ bản nào được sử dụng để tạo ra phép tính. ZKP có nguồn gốc từ năm 1985. Hiện tại, với những tiến bộ mới nhất về công cụ phần mềm và phần cứng, ZK đã vượt qua hàng thập kỷ tụt hậu và phát triển từ lý thuyết đến thực tiễn.

Ngày nay, ZKP cung cấp các giải pháp đầy hứa hẹn cho những thách thức lớn nhất của web3, bao gồm:

• Khả năng mở rộng chuỗi khối: Một trong những thách thức lớn nhất mà Ethereum L1 phải đối mặt là khả năng mở rộng. Tuy nhiên, sự xuất hiện của mạng L2 có thể cho phép giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật hoặc tính chất phi tập trung của Ethereum. Mặc dù Optimistic Rollups vẫn chiếm ưu thế nhờ khả năng tương thích EVM cao hơn và tính thân thiện với nhà phát triển, nhưng việc áp dụng ZK Rollups đang tăng lên đều đặn. ZKP giúp tổng hợp các tính toán phức tạp ngoài chuỗi, từ đó nâng cao thiết kế L2 để xác minh và giải quyết trên chuỗi nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.

• Các ứng dụng bảo vệ quyền riêng tư: Cho đến nay, công việc bảo mật trong môi trường blockchain chủ yếu chỉ giới hạn ở việc làm xáo trộn các giao dịch. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang dần dần hướng tới việc đạt được tính ẩn danh và quyền riêng tư trong giao dịch hoàn toàn trên các chuỗi khối công khai. Điều quan trọng là các khái niệm bảo vệ quyền riêng tư mới tận dụng ZKP đang nổi lên nhằm phá vỡ sự cân bằng giữa bảo vệ quyền riêng tư của người dùng và đạt được sự tuân thủ (tức là ngăn chặn các hoạt động bất hợp pháp).

• Khả năng tương tác không cần tin cậy: Các giao thức tương tác blockchain hiện tại dựa trên các hệ thống đáng tin cậy (chẳng hạn như nhiều chữ ký hoặc bộ trình xác thực được khuyến khích). ZKP có thể giúp thay thế các giả định về niềm tin kinh tế tiền điện tử bằng bằng chứng mật mã, mở ra những con đường mới cho hoạt động liên lạc xuyên chuỗi an toàn hơn và mạnh mẽ hơn. Tuy nhiên, trong số các ứng dụng chính của ZKP, khả năng tương tác là lĩnh vực mới nổi nhất.

Theo người sàng lọc thỏa thuận của Messari, khoản đầu tư vào lĩnh vực ZK sẽ vượt quá 400 triệu USD vào năm 2023, tập trung vào khả năng mở rộng của lớp Ethereum L1/L2 và cơ sở hạ tầng dành cho nhà phát triển ZK mới nổi. Mặc dù ZK còn tương đối mới nhưng hệ sinh thái đang phát triển nhanh chóng của nó dự kiến ​​sẽ kết hợp các phương pháp hay nhất để cho phép các ứng dụng blockchain an toàn, riêng tư và có thể mở rộng hơn. Với khuôn khổ này, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn từng lớp hệ sinh thái ZK, khám phá những người chơi chính và các khái niệm mới nổi.

cơ sở hạ tầng

Bất kỳ dạng ZKP nào cũng phải được viết bằng ngôn ngữ mạch số học, ngôn ngữ này có các biểu thức hạn chế và rất phức tạp để chuyển đổi hầu hết các hàm blockchain thành dạng mạch. Những hạn chế về công cụ và phần cứng dành cho nhà phát triển có nghĩa là các trường hợp sử dụng thực tế của ZK chỉ mới bắt đầu đạt được tiến bộ chậm gần đây. Ngày nay, chúng ta đang chứng kiến ​​sự xuất hiện của một loạt hệ thống và công cụ cho phép các nhà phát triển xây dựng các giao thức và ứng dụng dựa trên nền tảng mật mã ZK nguyên thủy.

Các framework và công cụ lập trình:Các ngôn ngữ dành riêng cho miền (DSL), chẳng hạn như Leo, Noir, Cairo và o 1 js, được sử dụng trong các hệ sinh thái L1/L2 cụ thể (chẳng hạn như Aleo, Aztec, Starkware và Mina). Ngoài ra, các khuôn khổ chung như Elusiv và Hinkal đang nổi lên để cho phép các nhà phát triển xác định các tiêu chuẩn cụ thể về cách che giấu dữ liệu giao dịch trên chuỗi nhưng sử dụng ZKP để xác minh. Việc áp dụng dự kiến ​​sẽ tăng lên để đáp ứng nhu cầu tiềm ẩn từ các nhà phát triển và người dùng cuối đối với các ứng dụng do ZK cung cấp

Bộ đồng xử lý ZK:ZK Coproessor cung cấp cho các nhà phát triển khả năng tính toán ngoài chuỗi không cần tin cậy và tiết kiệm chi phí, đồng thời loại bỏ nhu cầu các nhà phát triển sử dụng các thành phần phức tạp liên quan đến ZK trong kho công nghệ của họ. Các nhóm như RiscZero, Axiom và Herodotus cung cấp các nền tảng điện toán có thể xác minh có thể tạo ra bằng chứng chứng minh việc thực thi và tính hợp lệ của các chương trình tùy ý hoặc cho phép các hợp đồng thông minh lưu trữ, truy cập và xác minh dữ liệu lịch sử trên chuỗi mà không áp đặt các giả định tin cậy bổ sung. Theo thời gian, bộ đồng xử lý ZK sẽ trở thành chìa khóa cho các ứng dụng trên chuỗi ngày càng phát triển.

Mạng lưới và thị trường bằng chứng:Ngày nay, hầu hết các mạng và giao thức ZK đều dựa vào quy trình chứng thực tập trung. Khi việc áp dụng ZK tiếp tục phát triển, chúng tôi hy vọng sẽ có nhiều nhóm hơn xem xét các lớp bằng chứng phi tập trung để tăng tính sống động và khả năng chống kiểm duyệt của họ. Các mạng và thị trường bằng chứng mới nổi, chẳng hạn như =nil Foundation, RiscZero, Gevulot và Lumoz, nhằm mục đích cho phép các ứng dụng thuê ngoài cơ chế chứng minh của họ cho các nhà khai thác bên thứ ba, từ đó giảm chi phí vận hành trên cơ sở hạ tầng ZKP.

Tăng tốc phần cứng:ZKP rất tốn kém và cần nhiều tính toán để tạo ra do yêu cầu các phép toán mở rộng. Tuy nhiên, chúng tôi đang chứng kiến ​​sự tiến bộ đáng kể trong việc sử dụng phần cứng chuyên dụng như Mảng cổng lập trình trường (FPGA) và Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC), giúp giảm thời gian xác minh và tạo bằng chứng. Các nhà cung cấp phần cứng chuyên dụng như Ingonyama, Cysic và Fabric hiện đang đi đầu trong việc cung cấp FPGA và ASIC cho các hệ thống chứng minh ZK, đồng thời chúng tôi kỳ vọng sự đổi mới và đầu tư vào các thiết kế phần cứng ZK sẽ tiếp tục tăng trong tương lai.

Cơ sở hạ tầng chuỗi ứng dụng:Các nhà cung cấp dịch vụ tổng hợp (RaaS) như Spire, ProtoKit và Lumoz cung cấp cho các nhà phát triển các công cụ mã ngắn tận dụng cơ chế chứng minh ZK để xây dựng, thử nghiệm và triển khai chuỗi L2/L3 chung hoặc dành riêng cho ứng dụng. Về mặt trình sắp xếp chuỗi, cơ sở hạ tầng do Espresso, Radius và Madara cung cấp được sử dụng để chấp nhận các giao dịch của người dùng, xác định thứ tự của họ và xuất bản các khối lên lớp đồng thuận L1 và lớp sẵn có của dữ liệu. Chúng tôi tin rằng thế hệ tiếp theo của khả năng mở rộng Ethereum sẽ được hỗ trợ bởi các ngăn xếp L2 Rollups mô-đun, điều này có thể sẽ tạo ra nhu cầu cho các nhà cung cấp này trong ngắn hạn và trung hạn.

Khả năng tương tác và kết nối:Các hệ thống cầu nối đang ngày càng giảm thiểu sự tin cậy khi chúng loại bỏ sự phụ thuộc của người dùng vào con người (ví dụ: bộ xác thực đa chữ ký hoặc được khuyến khích) và thay thế niềm tin bằng mã (ví dụ: ứng dụng khách nhẹ, rơle và ZKP). Các nhóm như Polyhedra, Lambda Class và Polymer Labs đang khám phá chủ đề này. Trong số các ứng dụng chính của ZKP, khả năng tương tác là ứng dụng mới nổi nhất, nhưng khi khả năng truy cập vào ZK nguyên thủy tăng tốc, chúng tôi hy vọng sẽ thấy nhiều đổi mới hơn trong các khái niệm thiết kế cầu nối.

Học máy ZK (ZKML):ZKML là một lĩnh vực tiên tiến trong mật mã, tập trung vào việc sử dụng ZKP để chứng minh tính chính xác của lý luận mô hình học máy (ML) trên chuỗi. Bằng cách bổ sung khả năng học máy, hợp đồng thông minh có thể trở nên tự chủ và năng động hơn, cho phép họ đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu trên chuỗi thời gian thực và thích ứng với nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả những tình huống có thể không được dự đoán trước khi hợp đồng ban đầu tạo. Các nhóm như Modulus Labs, Giza, Zama và các nhóm khác đang tiên phong trong các trường hợp sử dụng ZKML độc đáo có thể mở mang trí tưởng tượng của chúng ta nhằm mang lại sự cân bằng tổng hợp ở điểm giao thoa giữa trí tuệ nhân tạo và mật mã.

mạng

Một số blockchain gặp phải những hạn chế trong việc xử lý khối lượng giao dịch cao, dẫn đến thời gian giao dịch chậm hơn và chi phí tăng cao trong thời kỳ nhu cầu cao điểm. Ngoài ra, các chuỗi khối phổ biến như Bitcoin, Ethereum và Solana đều được xây dựng trên sổ cái công khai mở, nhưng việc thiếu quyền riêng tư của chúng đã gây lo ngại cho những người chơi chính thống, những người có thể yêu cầu quyền riêng tư và ẩn danh hoàn toàn trong giao dịch. Với sự xuất hiện của cơ sở hạ tầng bằng chứng ZK, các mạng L1 và L2 mới đang xuất hiện để giải quyết các vấn đề liên quan đến khả năng mở rộng blockchain và quyền riêng tư trên chuỗi.

L1 tập trung vào quyền riêng tư:Các mạng L1 mới nổi như Aleo, Mina và IronFish cung cấp các khả năng hợp đồng thông minh ưu tiên quyền riêng tư do ZKP cung cấp để cung cấp quyền riêng tư ở cấp ứng dụng cho các dapp trong hệ sinh thái tương ứng của chúng. Các mạng L1 như Fhenix và Inco sử dụng Mã hóa hoàn toàn đồng hình (FHE), cho phép các nhà phát triển viết hợp đồng thông minh riêng tư và thực hiện các phép tính trên dữ liệu được mã hóa, từ đó đạt được tính ẩn danh và quyền riêng tư trong giao dịch hoàn toàn. Do nhiều L1 được đề cập ở trên đang trải qua các mạng thử nghiệm được khuyến khích và yêu cầu các nhà phát triển học các ngôn ngữ lập trình mới, nên có thể mất 1-2 năm để đạt được sự chấp nhận rộng rãi và thu được giá trị.

ZK-EVM：ZK-EVM sử dụng bằng chứng không có kiến ​​thức để cung cấp bằng chứng mật mã cho việc thực hiện giao dịch giống như Ethereum. Có nhiều loại ZK-EVM khác nhau, chẳng hạn như zkSync Era, Polygon zkEVM, Linea, Scroll và Taiko, mỗi loại có sự cân bằng thiết kế khác nhau giữa khả năng tương thích và hiệu suất của EVM (tức là thời gian sản xuất đã được chứng minh). Chúng tôi kỳ vọng sự đổi mới liên tục trong không gian này sẽ mở rộng quy mô các bản cuộn ZK dựa trên Ethereum và Ethereum.

ZK-Rollups：ZK-Rollup là một giải pháp mở rộng quy mô L2 giúp di chuyển tính toán ra khỏi chuỗi và sử dụng ZKP để chứng minh những thay đổi trạng thái trên chuỗi. Ví dụ, Aztec cung cấp một “công cụ bảo mật trên Ethereum” được thiết kế để mã hóa dữ liệu giao dịch trong khi vẫn đảm bảo chi phí giao dịch được giữ ở mức thấp. Trong khi Zeko là một ngăn xếp ZK-rollup sắp ra mắt được xây dựng trên Mina cho phép các ứng dụng xác minh đệ quy và kết hợp với nhau, trong khi ImmutableX và LayerN lần lượt là ứng dụng dành riêng cho các trường hợp chơi game và sử dụng DeFi hiệu suất cao. Mặc dù các bản tổng hợp dựa trên lạc quan chiếm gần 90% tổng thị phần L2, nhưng nhu cầu về các bản tổng hợp ZK sẽ tăng lên khi công nghệ cơ bản trở nên dễ tiếp cận hơn.

ứng dụng

Ngoài cơ sở hạ tầng ZK và các lớp mạng là một tập hợp các ứng dụng người dùng cuối mới nổi tận dụng ZKP để thanh toán trên chuỗi, nhận dạng, DeFi riêng tư nhưng tuân thủ các trường hợp sử dụng của người tiêu dùng.

Các nhóm như Elusiv cung cấp giao diện thân thiện với người dùng cho các khoản thanh toán riêng tư và giao dịch DeFi bằng cách che giấu địa chỉ, đồng thời sử dụng các cơ chế tuân thủ để giải mã các giao dịch từ các tác nhân bất hợp pháp đã được xác định. Về mặt nhận dạng, zCloak, ZKPass và zkp-ID sử dụng ZKP, cho phép người dùng chứng minh dữ liệu có thể xác minh được cho bên thứ ba mà không để lộ thông tin cá nhân.

Các giao thức DeFi như Lumina và Panther tập trung vào việc xây dựng các sàn giao dịch phi tập trung riêng tư và tuân thủ. Renegade sử dụng MPC và ZK tính toán nhiều bên để cung cấp giao dịch nhóm tối, một địa điểm giao dịch trên chuỗi giúp ẩn sổ đặt hàng và cho phép các tổ chức lớn hoặc nhà giao dịch cá voi thực hiện các lệnh mà không để chúng tiếp xúc với thị trường rộng lớn hơn.

Các ứng dụng tiêu dùng như Sealcaster và Dark Forest sử dụng ZKP trong các ứng dụng xã hội và trò chơi để bảo vệ danh tính người dùng và chiến lược chơi trò chơi khỏi những người tham gia trực tuyến khác.

Tương lai của ZK

Tương lai của ZK chủ yếu liên quan đến các thiết kế bằng chứng không có kiến ​​thức mới đầu tiên về tốc độ, giảm yêu cầu về phần cứng, cải tiến các công cụ dành cho nhà phát triển và hỗ trợ tạo bằng chứng phi tập trung. Mặc dù cả hai giải pháp mở rộng quy mô Optimistic và ZK đều được sử dụng để xác minh các giao dịch tổng hợp, nhưng mỗi giải pháp đều có sự cân bằng trong thiết kế liên quan giữa bảo mật, độ trễ và hiệu quả tính toán, nhưng trong trung và dài hạn, chúng ta sẽ thấy rằng cả hai đều có sự hội tụ của các ngăn xếp để phù hợp với nhiều nhu cầu đa dạng. một loạt các ứng dụng trên chuỗi. Cuối cùng, lớp ứng dụng ZK hiện đang ở giai đoạn sơ khai, nhưng có thể sẽ tiếp tục phát triển khi nhu cầu bảo vệ quyền riêng tư của người dùng cuối trên các chuỗi khối công khai tăng lên. Ngoài ra, điều đáng chú ý là nghiên cứu ZK chủ yếu được khám phá trong bối cảnh Ethereum. Tuy nhiên, các khái niệm mới nổi như chương trình Token 22 của Solana với Chuyển khoản bí mật (chẳng hạn như các tính năng bảo mật tận dụng số dư mã thông báo tiền điện tử ZKP và số lượng chuyển mã thông báo SPL) chứng minh khả năng thích ứng và tiềm năng của ZK bên ngoài các hệ sinh thái cụ thể.

Tóm lại, tiềm năng biến đổi của ZK đang nổi lên, báo trước những cải tiến về tính bảo mật, quyền riêng tư và khả năng mở rộng của các giải pháp blockchain. Trong không gian ZK, Coinbase Ventures đang đầu tư vào cơ sở hạ tầng dành cho nhà phát triển ZK mới nổi (như bộ đồng xử lý, thị trường bằng chứng, cơ sở hạ tầng chuỗi ứng dụng) và các ứng dụng (như thanh toán riêng tư và DeFi) có thể mở khóa các dạng tiện ích trên chuỗi mới và được dẫn dắt bởi một nhóm có tài năng về mật mã ZK hàng đầu (đây sẽ là một nhóm tài năng nhỏ và hiếm). Nếu bạn tham gia vào việc xây dựng những khu vực này, chúng tôi rất mong nhận được phản hồi từ bạn - DM của JK luôn mở cửa!

tuyên bố

Các công ty danh mục đầu tư của Coinbase Ventures sau đây xuất hiện ở trên: Aleo, Anoma, Aztec, Consensys, Espresso, Elusiv, Mina, Polygon, Polymer Labs, Starkware, Sunscreen, zCloak, zkLink, zkSync