Coprocessor là gì?

Mo Dong, người đồng sáng lập Celer Network và Brevis, tin rằng, một cách đơn giản, một bộ xử lý phụ là một công cụ mà "cho phép hợp đồng thông minh có khả năng của Dune Analytics."

Đơn giản, hợp đồng thông minh tổng quát hiện tại không thể truy cập dữ liệu lịch sử. Ví dụ, khi làm việc trên một Giao thức Quản lý Thanh khoản, tôi cần dữ liệu giá lịch sử để tính toán tần suất và chi phí mà các nhà cung cấp thanh khoản vượt quá phạm vi giá trong một AMM. Chúng tôi phải phụ thuộc vào một dịch vụ chỉ số lưu trữ trên chuỗi như The Graph’s GraphQL API, vì việc tổng hợp, tìm kiếm và lọc dữ liệu không thể được thực hiện thông qua việc tương tác hợp đồng một mình. Thậm chí, việc lập chỉ mục dữ liệu giao dịch chuỗi khối tiêu chuẩn cũng đầy thách thức, chưa kể đến việc đọc dữ liệu phức tạp hơn so với thông tin cơ bản.

Về giao thức quản lý thanh khoản, đánh giá hiệu suất lịch sử của các hồ bơi thử nghiệm hiện có hoặc hồ bơi người dùng vẫn đòi hỏi sử dụng API của dịch vụ chỉ số được lưu trữ trên chuỗi. Sau đó, dữ liệu này được tính toán thủ công trong Excel. Liệu có dịch vụ nào có khả năng đơn giản hóa quá trình này, cung cấp hợp đồng thông minh dapp khả năng tổng hợp, lọc và phân tích trực tiếp dữ liệu này? Các bộ xử lý phụ được thiết kế để giải quyết vấn đề.

Tại sao nó được gọi là một bộ xử lý phụ trợ?

Trong các hệ thống máy tính đầu tiên, bộ xử lý CPU thường chỉ có thể thực hiện các hoạt động cơ bản. Nó cần được kết hợp với một "bộ xử lý phụ trợ" riêng để thực hiện các loại nhiệm vụ tính toán cụ thể, chẳng hạn như các hoạt động dấu phẩy động, để cải thiện hiệu suất.

Bây giờ, chúng ta có thể nghĩ về Ethereum như một siêu máy tính khổng lồ. Hợp đồng thông minh trên toàn thế giới chỉ có thể truy cập dữ liệu trên chuỗi từ khối hiện tại, không phải dữ liệu lịch sử bao gồm hồ sơ giao dịch và thay đổi số dư tài khoản. Điều này xảy ra vì thiết kế của Ethereum không cung cấp cách cho hợp đồng thông minh để truy cập dữ liệu lịch sử này.

Truy cập dữ liệu lịch sử để đảm bảo tính đáng tin cậy của nó đòi hỏi một phương pháp mật mã kết nối các bản ghi lịch sử với khối hiện tại. Tuy nhiên, việc tính toán và xác minh chứng chỉ này trong một hợp đồng thông minh trực tiếp có thể tốn thời gian và tốn kém. Một cách khác, các truy vấn thông qua các nút lưu trữ có thể được thực hiện, nhưng hợp đồng thông minh không thể tương tác trực tiếp với chúng, và có vấn đề về niềm tin. Vậy, làm thế nào chúng ta có thể giải quyết vấn đề niềm tin này và cho phép tính toán có thể xác minh được? Nói cách khác, làm thế nào chúng ta có thể cho phép một bên thứ ba xác minh trực tiếp kết quả của tính toán để đảm bảo tính chính xác, mà không cần phải thực hiện lại tính toán chính nó? Giải pháp có thể nằm ở các bộ xử lý phụ, tương tự như các hệ thống máy tính sớm. Chúng có thể mở rộng sức mạnh tính toán của các hợp đồng thông minh trên Ethereum, mang lại khả năng mới cho họ để truy cập dữ liệu lịch sử và thực hiện các phép tính phức tạp.

Công việc của một bộ xử lý phụ thường hoạt động như thế nào?

Nói chung, quy trình chính của một bộ xử lý phụ kiểm tra dữ liệu Ethereum như sau:

1. Truy vấn dữ liệu lịch sử và thực hiện các phép tính liên quan trong môi trường ngoài chuỗi thông qua một dịch vụ;

2. Dịch vụ sẽ tạo ra một loại bằng chứng nào đó để chứng minh rằng hoạt động của nó đáng tin cậy;

3. Ứng dụng phát triển sẽ tương tác với hợp đồng bộ xử lý được triển khai trên Ethereum để xác minh bằng chứng;

4. Sau khi tương tác với hợp đồng bộ xử lý và xác minh kết quả, ứng dụng có thể truy cập trực tiếp vào dữ liệu lịch sử mà nó cần mà không cần tin cậy.

Các dự án trong không gian Xử lý đồng bộ hoặc Tính toán xác thực Rộng

Phần này chủ yếu phân tích các ngăn xếp kỹ thuật chính và lợi thế cạnh tranh của các nhà chơi hàng đầu trong lĩnh vực bộ xử lý phụ trợ.

Axiom

Axiom là một người tiên phong trong lĩnh vực bộ xử lý phụ, đang xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu on-chain để đơn giản hóa tương tác hợp đồng thông minh với dữ liệu on-chain. Axiom cũng được công nhận đã giới thiệu khái niệm bộ xử lý phụ. Chúng ta sẽ đi sâu hơn vào cách mà bộ xử lý phụ của họ hoạt động sau này trong bài viết này sử dụng Axiom làm ví dụ.

Lagrange

Lagrange tập trung vào bằng chứng trạng thái chéo chuỗi và các kỹ thuật xử lý song song. Các bằng chứng của họ có thể đạt được xác minh chéo chuỗi mà không cần phải dựa vào các giao thức tin nhắn chéo chuỗi như zkBridge hoặc IBC. Parallel Prover của Lagrange rất phù hợp cho các sản phẩm liên quan đến việc đặt cược lại, củng cố vị thế của họ trong hệ sinh thái RaaS (Rollup as a Service).

Không giống như chứng minh tuần tự, chứng minh song song có thể phân phối công việc của mình trên hàng ngàn luồng cùng một lúc. Ngoài ra, việc đặt cọc lại trên EigenLayer có thể bảo vệ chúng. Nói cách khác, phương pháp tính toán song song và chứng minh song song này cho phép mở rộng theo chiều ngang tốt hơn.

Một trường hợp sử dụng thực tế là ứng dụng của Lagrange trên AltLayer. AltLayer cung cấp dịch vụ xác minh hoạt động cho Restaked Rollup, giúp các nhà phát triển triển khai xếp hàng phi tập trung và xác minh tính chính xác của trạng thái Rollup một cách hiệu quả. Vào tháng 3 năm 2024, Lagrange hợp tác với AltLayer để sử dụng các bằng chứng song song cho việc xử lý Rollup. Điều này đảm bảo dữ liệu trên chuỗi và kết quả tính toán không thể phủ nhận và không tin tưởng cho các khách hàng RaaS của AltLayer.

Herodotus

Chặt chẽ liên kết với hệ sinh thái Starkware/Starknet, Herodotus hợp tác với các dự án như Snapshot. Họ gọi hệ thống cộng tác của mình là “Chứng minh Lưu trữ,” có thể kết hợp với ZK proofs để cho phép truy cập dữ liệu giữa các lớp Ethereum khác nhau qua các lớp.

Nguồn: Trang web của Herodotus

Hệ thống chứng minh lưu trữ bao gồm ba thành phần:

1. Chứng minh Sự bao gồm: Xác nhận dữ liệu tồn tại một cách đích thực trong cấu trúc dữ liệu của Ethereum.
2. Chứng minh của Quy trình tính toán: Xác minh tính hợp lệ của quy trình đa bước, đặc biệt là những quy trình liên quan đến chuyển đổi dữ liệu hoặc các hoạt động khác.
3. ZK Proofs: Cho phép hợp đồng thông minh xác nhận tính hợp lệ của các bằng chứng mà không cần xử lý tất cả dữ liệu cơ bản. Bất kỳ dữ liệu trên chuỗi trong một nút lưu trữ Ethereum có thể được chứng minh bằng hệ thống chứng minh lưu trữ.

Như các bộ xử lý phụ khác, hệ thống chứng minh lưu trữ được tạo ra ngoại mạng và được xác minh trên chuỗi, giảm thiểu việc tiêu tốn tài nguyên trên chuỗi. Nó cũng giảm thiểu dữ liệu được truyền giữa các lớp Ethereum bằng cách chỉ gửi mã khối hoặc gốc tổng hợp để xác minh.

Brevis

Brevis được phát triển bởi Celer Network, là một cơ sở hạ tầng dùng để xây dựng các dịch vụ dữ liệu on-chain khác nhau, bao gồm cả bộ xử lý ZK. Celer Network, một giao thức tương tác được thành lập bởi Mo Dong và Qingkai Liang, đã thu về $4 triệu trong một IEO (Initial Exchange Offering) vào năm 2019.

Mạng Celer đã triển khai mộtHợp đồng ngắnon-chain. Hợp đồng này xác minh các bằng chứng từ các yêu cầu xử lý đồng bộ và truyền kết quả trở lại cho hợp đồng của ứng dụng thông qua một hàm gọi lại. Nhà phát triển có thể tận dụng SDK Brevis để cho phép các ứng dụng truy cập dữ liệu lịch sử trên chuỗi dễ dàng. SDK trừu tượng hóa mạch phức tạp, loại bỏ nhu cầu cho nhà phát triển phải có kiến thức trước về ZK proofs. SDK Brevis được xây dựng trên nền tảng gnark được phát triển bởi nhóm Consensys Linea. Ngoài ra, Brevis hỗ trợ ZK light client của Ethereum, cho phép nó làm việc với dữ liệu trên chuỗi từ bất kỳ chuỗi khả năng chạy EVM nào của Ethereum.

Nguồn: Tài liệu Brevis

Celer Network hiện đang phát triểncoChain, một chuỗi khối tập trung vào hệ sinh thái RaaS, sử dụng Brevis như cơ sở. coChain là một chuỗi khối dựa trên thuật toán đồng thuận Proof-of-Stake (PoS) và có thể cung cấp dịch vụ Ethereum staking và slashing. Slashing đề cập đến quá trình trừng phạt các người xác minh vi phạm các quy tắc trong hệ sinh thái Ethereum PoS, bao gồm tiền phạt và thay đổi trạng thái. Lịch sử, tỷ lệ slashing trong hệ sinh thái staking Ethereum đã rất thấp, vớidữ liệu cho thấychỉ có khoảng 0.04% số người xác minh đã bị cắt giảm.

Tính năng độc đáo của coChain là liên kết việc tạo ra kết quả của bộ xử lý phụ với phần thưởng và hình phạt của việc đặt cược Ethereum. Đây là quá trình:

1. Hợp đồng thông minh gửi yêu cầu bộ xử lý phụ, và cơ chế đồng thuận PoS tạo ra kết quả bộ xử lý phụ;
2. Kết quả được tạo ra bởi PoS được gửi đến blockchain dưới dạng một “đề xuất” có thể bị “thách thức” bằng chứng minh không thông (ZK);
3. Nếu thách thức chứng minh ZK thành công, cho thấy hành vi không đúng của validator trong quá trình đặt cược, số tiền cược tương ứng của validator đó sẽ bị cắt trực tiếp trên Ethereum. Ngược lại, nếu kết quả được tạo bởi PoS không bị tranh cãi, ứng dụng có thể trực tiếp sử dụng kết quả của bộ xử lý phụ mà không phải chịu chi phí của các chứng minh ZK. Cách tiếp cận “lạc quan” này đối với các thách thức chứng minh, tương tự như Optimism, giữ cho chi phí thấp hơn.

Tổng thể, phương pháp của coChain kết hợp động viên/đảm bảo của các bộ xử lý phụ với hệ sinh thái đặt cược Ethereum. Trong tương lai, nó sẽ tích hợp với EigenLayer để giảm chi phí chứng minh của các bộ xử lý phụ ZK.

Nexus

Nexus zkVM cho phép xác minh bất kỳ kết quả tính toán trên chuỗi nào. Điểm đặc biệt của nó là khả năng xác minh chứng minh ZK dựa trên kỹ thuật gập phần. Được thành lập vào năm 2022, Nexus là một người chơi khác trong lĩnh vực zkVM. Mặc dù chi tiết chưa được tiết lộ rộng rãi, nhưng người sáng lập, Daniel Marin (tốt nghiệp Stanford với kinh nghiệm trước đó tại Google), đã xuất bảncác bài báo nghiên cứu sớmqua câu lạc bộ Blockchain của Stanford.

Công nghệ gấp ZK được xem là một nhánh triển vọng trong các giải pháp zkVM. Nexus zkVM hỗ trợ xác minh cả chứng minh gấp và các hệ thống tích luỹ. Nó nhằm mục tiêu trở thành một zkVM có khả năng mở rộng, linh hoạt và mã nguồn mở. Bộ công nghệ của họ bao gồm các cơ chế tổng hợp chứng minh song song quy mô lớn dựa trên Tính toán Có thể Xác minh Tăng dần (IVC) và các hệ thống gấp khác như Nova, CycleFold, SuperNova và HyperNova. Họ cũng đang phát triển Mạng Lưới Nexus, một mạng khai thác chứng minh song song quy mô lớn được xây dựng trên Nexus zkVM.

Nguồn: Tài liệu Nexus, Kiến trúc Nexus zkVM

Bảng so sánh các phương pháp kỹ thuật và ưu điểm cạnh tranh trong lĩnh vực bộ xử lý phụ trợ

Như bạn có thể thấy, các dự án khác nhau đã chọn các cấu trúc công nghệ khác nhau dựa trên các hệ sinh thái khác nhau (Ethereum EVM, RaaS, cross-chain, Ethereum cross-layer), các phương pháp chứng minh khác nhau (Rollup so với ZK), hoặc các giải pháp khác nhau trong các chứng minh ZK (zk-SNARK, folding proofs, accumulation schemes, vv.). Mỗi dự án đều có ưu điểm và nhược điểm riêng về lợi thế cạnh tranh và cuối cùng trình bày các hình thức sản phẩm khác nhau: các hợp đồng tương tác trên chuỗi, SDK và mạng được thiết kế cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như mạng xác minh đặt cược và mạng xác minh quy mô lớn.

Nguồn: Bởi Tác giả

Hoạt động cụ thể của các bộ xử lý phụ: Trường hợp của Axiom

Tại sao chọn Axiom?

Axiom là một bộ xử lý chứng minh ZK được xây dựng cho Ethereum. Nó cho phép hợp đồng thông minh truy cập dữ liệu lịch sử trên chuỗi và đảm bảo tính không tin cậy của tính toán ngoại chuỗi thông qua công nghệ chứng minh ZK. Axiom được thành lập bởi Jonathan Wang và Yi Sun vào năm 2022. Vào ngày 25 tháng 1 năm 2024, Axiomđã thông báo trên Twitterrằng họ đã huy động được 20 triệu đô la trong vòng gọi vốn Series A do Paradigm và Standard Crypto dẫn đầu. Đây là dự án đầu tiên đề xuất khái niệm "bộ xử lý phụ" và cũng là một trong những dự án được hậu thuẫn vốn rủi ro cao nhất trong lĩnh vực.

Nguồn: Tài khoản Chính thức của Axiom X

Lịch sử của Axiom

Năm 2017, Yi Sun đã nhận bằng Tiến sĩ toán học từ MIT và cũng làm việc cho một công ty giao dịch tần suất cao trong một thời gian. Anh bắt đầu nghiên cứu sâu hơn vào lĩnh vực tiền điện tử và nhận ra rằng bằng chứng ZK là chìa khóa cho khả năng mở rộng của blockchain. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, anh tin rằng công nghệ ZK vẫn đang ở giai đoạn đầu, vì vậy anh quyết định tiếp tục quan sát không gian này. Mãi đến cuối năm 2021, công nghệ ZK mới bắt đầu phát triển mạnh mẽ, với cơ sở hạ tầng và công cụ phát triển dần trở nên hoàn thiện. Ngoài ra, Yi Sun gặp vấn đề khi truy cập dữ liệu lịch sử trong các hợp đồng thông minh mà anh viết khi xây dựng giao thức DeFi. Tất cả những yếu tố này đã dẫn đến sự ra đời của Axiom.

Công nghệ chứng minh ZK nào Axiom sử dụng?

Axiom hiện tại đang sử dụng hệ thống chứng minh SNARK dựa trên Halo2 và backend KZG và các công cụ chứng minh ZK như bảng tra cứu (LUTs). Trong quá khứ, chứng minh ZK rất phức tạp và khó kiểm định. Bảng tra cứu là một tập hợp các giá trị được tính toán trước cho phép bằng chứng chứng minh cho người xác minh rằng giá trị tồn tại một cách hiệu quả hơn.

Cách hoạt động của Axiom V2

Vào tháng 1 năm 2024, Axiom V2 đã được triển khai trên mạng chính Ethereum, hỗ trợ truy cập vào giao dịch, biên nhận, lưu trữ hợp đồng, tiêu đề khối, và dữ liệu khác từ các hợp đồng thông minh. Điều này có nghĩa là nó hiện đã hỗ trợ truy cập vào tất cả dữ liệu lịch sử trên mạng chính Ethereum.

Sử dụng các công cụ SDK được phát triển bởi Axiom, các nhà phát triển có thể viết mạch Axiom bằng Typescript để đưa ra yêu cầu dữ liệu và tùy chỉnh tính toán. Axiom vượt xa so với các công nghệ khác vì nó giúp rất dễ dàng cho các hợp đồng thông minh truy cập vào dữ liệu trên chuỗi:

1. Các nhà phát triển sử dụng SDK Typescript Axiom để viết mạch Axiom và gửi yêu cầu tính toán xác minh ZK cho dữ liệu lịch sử Ethereum;

2. Axiom thực hiện phép tính được yêu cầu và tạo ra một bằng chứng ZK, chứng minh tính chính xác của dữ liệu và kết quả phép tính;

3. Các nhà phát triển triển khai một hàm gọi lại trong hợp đồng thông minh để xác minh và thực thi dữ liệu được gửi từ Axiom với kết quả chứng minh ZK;

4. Các truy vấn Axiom bằng cách gửi giao dịch trên chuỗi, và kết quả trả về được mã hóa bằng chứng ZK để đảm bảo tính đáng tin cậy của nó.

Tuy nhiên, khác với Herodotus, Axiom hiện tại không hỗ trợ truy vấn dữ liệu lịch sử từ các mạng Ethereum EVM khác hoặc mạng L2 và chỉ tập trung vào Ethereum mainnet. Hỗ trợ cho các tính năng liên quan trong tương lai không bị loại trừ.

Ứng dụng của Axiom V2

Ở tầng ứng dụng, Axiom có thể hỗ trợ các dapps trong việc triển khai các chức năng sau:

• Cung cấp các phần thưởng và chương trình trung thành dựa trên hồ sơ hoạt động trên chuỗi của người dùng
• Thực hiện trách nhiệm dựa trên hành vi trên chuỗi của người dùng
• Thiết lập oracles có thể được tùy chỉnh theo nhu cầu về danh tính, quản trị và thanh toán

Kết luận

Nhà lãnh đạo hiện tại trong lĩnh vực cộng tác, Axiom, có mối quan hệ bổ sung với các dự án nút nhẹ như Succinct. Succinct cố gắng chứng minh chính xác sự đồng thuận Ethereum, trong khi Axiom chứng minh bất kỳ dữ liệu lịch sử trên chuỗi dựa trên sự đồng thuận, giả sử kết quả đồng thuận được chấp nhận.

Lĩnh vực chứng minh ZK đang phát triển nhanh chóng với những phát minh sáng tạo như chứng minh gập, các gói tích lũy, và bảng tra cứu lớn. Sự phát triển này đã thu hút sự chú ý đến các dự án như Nexus, hỗ trợ những tiến bộ mới nhất trong công nghệ chứng minh ZK. Trong khi chứng minh ZK đang trở nên phổ biến, các dự án khác như Lagrange cũng đang được chú ý vì cung cấp chứng minh cho Rollup thông qua các bên chứng minh song song, điều này điền vào một khoảng trống trên thị trường.

Các tiến bộ công nghệ đang diễn ra đã nâng cao hiệu suất của các bằng chứng kiến thức khác nhau, làm giảm kích thước và chi phí xác minh của chúng. Và điều này mở rộng khả năng sử dụng của chúng. Trong bối cảnh này, sự linh hoạt mà modularization cung cấp đang được công nhận, đặc biệt là trong không gian bộ xử lý phụ.