Un artículo comprende a Jolt Zkevm lanzado por A16Z

Autor: Michael Zhu (Ingeniero de Investigación Crypto A16Z), Sam Ragsdale (Ingeniero de Inversiones Crypto A16Z);

El 9 de abril de 2024, el equipo de Investigación e Ingeniería de Cifrado A16Z lanzó la sacudida preliminar de Jolt iniciallograrEste es un nuevo método de diseño de Snark, que es el doble de rápido que la tecnología existente, y habrá más mejoras.

Verificar el cálculo (comúnmente conocido como ZK) es una tecnología muy poderosa, que es adecuada tanto para blockchain como para la cadena de bloques.Permite que una computadora (persona de verificación de verificador) confíe el cálculo a otra computadora más potente (prueba de prover) y verifique efectivamente si el cálculo se ejecuta correctamente.

En la industria del cifrado, la aplicación que se puede verificar (especialmente los sarcasros) incluye:

Blockchain de la capa 2 (L2) utiliza Snarks para garantizar la integridad de su conversión de estado.

• Cross -Chain Bridge utiliza Snarks para probar una transferencia de depósito/retiro a otra cadena.

• Un «procesador asociado ZK» (definido por Axiom) usa Snchs para demostrar que se calculan algunos datos sobre los datos de la cadena.

Hay muchos ejemplos interesantes que no son de cadena de bloques que apenas se exploran.Por ejemplo, los proveedores de servicios en la nube pueden demostrar a su cliente que ejecutan correctamente ciertos cálculos a sus servidores.Registro de software como NPM o CATES.IO puede probar que los archivos binarios se compilan a partir de un código fuente específico, lo que reduce el riesgo de ataques de la cadena de suministro de software.O una persona puede probar que sus herramientas de «Super Mario Brothers» Racing Auxiliary (TAS) rompieron el récord mundial (RISC Zero también describió esta idea).

Muchas de estas aplicaciones tienen muchos programas que son demasiado complicados y no se pueden convertir en Circuit DSL (lenguaje de dominio específico) -imagina, por ejemplo, utilizando el lenguaje Circom para reescribir todo el compilador o simulador NES.Sin embargo, si el programa se compila en un conjunto de instrucciones compatible con ZKVM, no necesita transformarse mediante el circuito de escritura de mano o DSL: los programadores solo necesitan usar el lenguaje de programación avanzado que eligen para escribir el programa para procesar el trabajo restante por ZKVM.

Luego, el desafío restante es el rendimiento de ZKVM Prover: necesita lo suficientemente rápido como para ser útil.Esto es particularmente importante para los ejemplos de blockchain, porque el tiempo de Prover afectará el retraso y afectará la experiencia del usuario.

Se puede verificar y calcular que se ha promocionado como la solución definitiva que se espera que sea la expansión de la cadena de bloques durante mucho tiempo, pero esta tecnología ha enfrentado tres obstáculos principales en términos de adopción:

• actuación:En comparación con la ejecución nativa, la ejecución del programa de prueba introducirá algunas sobrecargas cuantitativas.

• Complejidad:La complejidad de los snarks ha provocado preocupaciones sobre su seguridad, ya que la garantía de seguridad de los activos en los miles de millones de dólares en la cadena.

• Disponibilidad:El conocimiento profesional requerido por lenguajes de dominio específicos como Circom no puede obtener la mayoría de los desarrolladores de software.

El desarrollo de la máquina virtual de conocimiento cero (ZKVMS) supera el tercer obstáculo (disponible), porque ZKVMS permite a los desarrolladores escribir programas utilizando lenguajes de programación avanzados como Rust o Go sin la necesidad de probar su ejecución sin ningún snark subyacente.Sin embargo, la mejora de la disponibilidad de ZKVMS también ha llevado a una sobrecarga de alto rendimiento (8 a 9 cuantitativas) y una implementación compleja.

El año pasado, un artículo de Jolt presentó un nuevo paradigma a ZKVMS, prometiendo superar los dos desafíos de los gastos generales de rendimiento y la complejidad del despliegue.En comparación con las ideas existentes de Stark, los antecedentes teóricos de Jolt.Mediante el uso de LASSO para consultar los parámetros y otras tecnologías SumCheck, Jolt puede probar el programa más rápido que antes, y es más fácil implementar nuevas instrucciones de VM que antes.

Hoy, nos complace lanzar una implementación de código abierto de Jolt para el conjunto de instrucciones RV32I, y nos damos cuenta de la promesa hecha en el artículo de Jolt.

• rápido:Nuestro despliegue es más de 5 veces más rápido que RISC Zero, que es el doble más rápido que el SP1 que recién lanzado en la prueba de referencia preliminar.

• (Relativo) Simple:Toda la biblioteca de códigos es de menos de 25,000 líneas (menos de la mitad de otros ZKVM), y una sola instrucción de CPU se puede implementar en solo 50 líneas.

A continuación, veamos el punto de referencia de rendimiento juntos.También proporcionamos alguna orientación para los desarrolladores que están interesados ​​en desarrollar aplicaciones con Jolt. y más fácil de usar.

El equipo de ingeniería de cifrado A16Z se basa en una creencia firme en el valor de código abierto.Jolt como producto público de código abierto acelerará la investigación de ZKVM, la investigación de sarcasos más amplias y el desarrollo de toda la industria Web3.Construyendo la tecnología de cifrado en las islas del código fuente cerrado (el código no puede ser revisado por el público), lo que generalmente brinda confianza al sistema increíble.

1,actuación

En comparación con la ejecución nativa, ZKVMS traerá aproximadamente 8 sobrecargas cuantitativas, lo que hace que muchas aplicaciones verificadas y informáticas no realizadas.La versión actual de Jolt ha reducido estos gastos a menos de 6 pedidos.

Aunque ya tenemos el rendimiento más avanzado, la tecnología subyacente de Jolt (basada en el Acuerdo SumCheck) no ha recibido la atención de ingenieros como la tecnología más popular (FRI basada).Esto muestra que Jolt todavía tiene más espacio de desarrollo: hemos establecido cierta optimización en la hoja de ruta, y esperamos que no haya posibilidades de descubrimiento.

Nuestra prueba de referencia A16Z/ZKVM ha determinado Jolt, SP1 y RISC cero en varios programas de óxido diferentes.Como resultado, el rendimiento relativo es similar en muchos programas RV32 similares.La siguiente figura se referirá a un programa que ejecute la cadena de hash SHA2.

Los resultados de estas pruebas de referencia se muestran a continuación.La prueba de referencia se ejecuta en la máquina AWS R7G.Todas las pruebas de referencia son solo para la CPU.

El sistema continuo de continuaciones enfrenta el equilibrio entre el tiempo de Prover y las ventajas y el tamaño de la prueba: cuando se demuestra que se divide en más «rodajas de fragmentos» (o «párrafo»), el Prover se vuelve más rápido (porque los fragmentos están entre los fragmentos es paralelo), pero tiene una evidencia mayor antes de la recursión.Demuestre que el tamaño del tamaño se muestra a continuación, los resultados del SP1 están parametrizados por el recuento de piezas: SP1 (Shard_Count).RISC Zero tiene un tamaño fijo, por lo que su conteo de fragmentos aumenta ocultos con el recuento del ciclo del programa.RISC cero soporta recursivo (no se han admitido SP1 y Jolt), pero la prueba de referencia a continuación es una prueba de rendimiento realizada sin recursión.No utilizamos «pre -compilación», por lo que la prueba de referencia refleja el rendimiento del sistema de prueba de ZKVM Core.

2Como esSacudidaDesarrollo y construcción

Para hacer que Jolt lo use lo más fácil de usar como sea posible, Jolt SDK proporciona una simple envoltura de funciones de Jolt Core por parte del socio de ingeniería cripto de A16Z Noah Citron).Todo lo que tiene que hacer es agregar JOLT_SDK :: propiedad probable a la función a probar.

Luego podrá usar la función Build_*para crear una provocación y un verificador.

Consulte el ejemplo completo de Fibonacci (y otros) en la biblioteca de códigos.

Para aprender más profundamente sobre Jolt Architecture, Jolt Book (WIP) es una selección de diseño y un documento de actualización de tiempo real sobre la selección de diseño y la biblioteca de código que no se registra en los artículos de Jolt.En las próximas semanas, publicaremos más contenido para los desarrolladores interesados ​​en desarrollar y basarse en Jolt o querer conocer el mecanismo interno de Jolt.

3Que es lo siguiente

Aunque Jolt es un hito importante en el campo ZKVM, todavía tenemos un largo camino por recorrer.Da un paso atrás, nuestra prueba de referencia de rendimiento muestra que Jolt Prover (en el M3 MAX) demuestra que la velocidad de un programa es tan rápida como el procesador de 100 kHz, es la capacidad informática de la misión de abordaje de vuelos tripulados de Apollo No. 11. Más que.Haga una comparación humilde, 150 veces más lenta que la calculadora de gráficos TI-84.

Para lograr el rendimiento a nivel de computadora, tenemos mucho trabajo por hacer.Continuaremos mejorando el rendimiento y la disponibilidad de Jolt para proporcionar a los desarrolladores la mejor experiencia de desarrollo.Las siguientes tareas principales en la hoja de ruta nos hacen sentir emocionados:

• BinioElBen Diamond y Jim Posen han propuesto recientemente una solución de compromiso polinomial múltiple.La combinación del algoritmo SumCheck de Binius y Justin Thaler mejorará significativamente el rendimiento de Prover de Jolt (se espera que tengamos 5-10 veces).

• Más instrucciones:La biblioteca de código Jolt actualmente está implementada RV32I, pero la estructura de Jolt es muy flexible.Planeamos agregar extensión «M» RISC-V para proporcionar soporte para el método de multiplicación y eliminación de enteros, como se describe en el artículo de Jolt.Además, Jolt puede soportar fácilmente las variantes de 64 bits RV64IM.

• Continuaciones Sistema continuo:En la actualidad, debido al límite de memoria, Jolt no puede probar el cálculo de ninguna longitud.Utilizaremos continuaciones para dividir el cálculo largo en bloques de cálculo más pequeños, y Jolt puede probar cada bloque.Esto reducirá el uso de la memoria y apoyará el paralelismo adicional cuando demuestre un solo cálculo.

• Certificado recursivo:Al combinar Jolt con otro sistema de prueba, reducimos aún más el tamaño y el tiempo de verificación.Por ejemplo, el dispositivo de verificación de Jolt se puede implementar en el lenguaje de Circom para generar la prueba Groth16 de tamaño constante que puede verificarse efectivamente en la cadena.