长推:EVM性能提升的关键

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通过使用零知识证明机制,如zkVM和zk Co-processor,可以将EVM的性能提升问题解决。这些机制可以在链下进行计算,并使用zk-SNARKs和zk-STARKs来证明知道一个秘密而不透露。类似于GPU和云服务的协处理器可以用来进行额外的特定计算。以太坊的zkVM可以处理更复杂的计算,并将结果和证明提交到链上。BitVM和AVM也有类似的设计。

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原文作者:fangjun

原文来源:Twitter@fjun99

EVM 的性能如何提升是一个大问题,一个方向是通过零知识证明(ZK)将计算移到链下。更具体地说是,zkVM(zk 虚拟机)或 zk Co-processor(zk 协处理器)。简单来说就是:

链下计算,链上提交

智能合约

首先,我们需要了解一下 zk-SNARKs 和 zk-STARKs。这是两种区块链常用的零知识证明机制,它们的主要区别是证明的大小。

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通俗地讲,zk-SNARKs 和 zk-STARKs 就是这样的一个机制,它可以证明你知道一个秘密,而不用透露这个秘密。 Vitalik 曾经用这个例子来解释:“我知道一个秘密数字,如果您将单词 cow 添加到末尾,并对其进行 SHA256 哈希 100 百万次,输出将以 `0x57d00485aa` 开头。”

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证明者要进行全部的计算,给出 Proof(证明),而验证者可以以极低的成本验证这个 Proof。 这是一个形象的图示。有一百万间房,仅有一个房间里有人。证明者一一检查所有房间,直到找到这个房间。 验证者按房间号打开,就可以证实,这个房间的确有人。

智能合约了解这些基础,我们再去看 Co-processor(协处理器)。它指,在主处理器(CPU)之外,用来额外进行特定计算的芯片。 在区块链里,如果认为 EVM 是 CPU,那么 zk Co-processor 就额外进行一些特定计算的 芯片。

智能合约协处理器这个词汇不常见,但场景很常见。比如,外接显卡( GPU )就是一个协处理器。电脑的 CPU 可以进行一般性的计算,而 GPU 可以更快第进行特定的计算。

智能合约如果把手机看成一个处理器,云服务也可以看成是它的协处理器。 以 ChatGPT 为例,手机目前还无法运行较大的模型,而通过云上的推理服务,我们在手机上可以运用这个服务。

智能合约理解这两点之后,我们可以很容易理解 zkVM 或 zk Co-processor。 以以太坊为例,我们将计算在 EVM 之外进行计算,然后将(1)计算结果和(2)证明提交到链上。

智能合约以 RiscZero 的 zkVM 为例,它做的事情就是,对程序进行计算,然后生成证明,将收据提交到链上。收据有两个部分组成:

1)journal 计算结果;

2)seal 证明。

其中,程序是用 Rust 编写,遵循 Risc-V 指令集。

智能合约那么,所谓 zk Co-processor 就是,仍以 RiscZero 为例,它的 Bonsai 协处理器能够在 zkVM 之外进行计算,然后将计算结果和证明提交到链上。

智能合约那么,什么样的计算需要移动到链外呢? 一个场景是 Rollup。根据 Axiom 的分析,一个更常见的场景是让智能合约能够处理更复杂的计算。这需要处理两方面的问题:

- 数据:智能合约如何接触到更多的数据。

- 计算:智能合约程序可以处理什么样的计算。

智能合约附言:BitVM, AVM(Atomicals VM) 都有类似的设计,链下计算,链上提交。

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