Фон

10 апреля A16z Crypto выпустила решение Jolt с нулевым разглашением для ускорения и упрощения операций масштабирования блокчейна. Jolt интегрирует SNARK (Succinct Non-interactive Argument of Knowledge), что позволяет разработчикам быстро создавать решения L2 на основе SNARK. Команда также заявила, что Jolt в два раза быстрее, чем нынешние zkVM. Технология ZK была одной из основных тем в криптоиндустрии, а ZK-Rollup был воспринят Виталиком как долгосрочное решение для масштабируемости Ethereum. Запуск A16z Jolt с августа прошлого года до его официального релиза в этом году указывает на то, что ZK-Rollup по-прежнему является долгосрочным треком, требующим напряженных усилий. ZK-Rollup привлек множество игроков, сформировав более утонченные технические категории для дифференциации проектов. Его совместимость с EVM является наиболее репрезентативным классификационным стандартом.

EVM, по историческим причинам, имеет много недружелюбных ZK-дизайнов. Однако многие существующие проекты были построены на EVM на ранних этапах, и ZK-Rollup все еще рассматривается как будущее решение масштабируемости. Поэтому подавляющее большинство проектов ZK-Rollup естественным образом сталкиваются с дилеммой между большей совместимостью с EVM или большей совместимостью с ZK.

ZKM, инкубированный Metis DAO, принимает более фундаментальный подход и предлагает универсальное решение zkMIPS. zkMIPS достигает преобразования процесса выполнения программы в ZKP, используя низкоуровневый набор инструкций MIPS. Помимо совместимости с EVM, он также может быть совместим с другими виртуальными машинами, такими как MoveVM и RustVM, что позволяет ZK-Rollup открыть свои двери для более широкого круга разработчиков.

Эта статья предоставит читателям глубокое понимание усилий Metis и прогресса в области ZK и децентрализованного Sequencer.

ZKM и гибридные Rollups: смесь OP и ZK

Замечательная производительность Metis на рынке неразрывно связана с его инновационным механизмом Hybrid Rollups, который объединяет доказательства мошенничества и доказательства правдоподобности, чтобы воплотить в себе преимущества обоих.

Технология zkMIPS от ZKM обеспечивает надежную совместимость с гибридными накопителями Metis, позволяя Metis достичь органической интеграции ZK и EVM.

2.1 Механизмы и преимущества гибридных роллапов

В гибридных роллапах ключевые роли включают:

• Sequencer: Ответственен за получение и обработку транзакций пользователей, определение оптимального порядка транзакций и их упаковку для передачи на слои консенсуса и доступности данных.
• Предлагающие: Оценивать транзакции и корни состояния, представленные Упорядочивателем, и записывать их в цепочку фиксации состояния (SCC).
• Проверяющие: Проверяйте корневые состояния на цепи Rollup, чтобы гарантировать правильность транзакций и предотвращать мошенническое поведение.

В стандартных решениях L2 Sequencer собирает и обрабатывает транзакции, а затем публикует данные транзакции на основную сеть Ethereum (L1). Этот процесс требует окончательного подтверждения данных и подтверждения L1 для обеспечения безопасности и последовательности.

Источник: https://mirror.xyz/msfew.eth/WQJaOcFkpTOZLns8MBQaCS4OepRoaZ7uoctnLAnalVw

Гибридные Rollups используют гибридный подход при обработке и оптимизации транзакций L2. Конкретные шаги следующие:

1. Инициирование и обработка транзакции:

• Пользователи инициируют транзакции на уровне L2.
• Секвенсор получает и обрабатывает эти транзакции и определяет их порядок в цепочке канонических транзакций (CTC).

1. Подача и проверка статуса:

• Предложители оценивают транзакцию и отправляют корневое состояние в SCC.
• Проверяющие просматривают корневой хеш в SCC, чтобы убедиться, что он точен.

1. Поколение и верификация доказательства нулевого разглашения:

• Prover reads data from L1 and generates ZK proof. This is a key feature of Hybrid Rollups, allowing the system to verify the validity of the transaction without revealing the specific transaction content.
• После того, как будет сгенерировано ZK-доказательство, Проверяющий начнет процесс доказательства мошенничества и может наказать Последователя, если оно не будет представлено вовремя.

1. Окончательное подтверждение данных и статуса:

• После проверки ZK-доказательства транзакция завершается через смарт-контракты.
• L1 и L2 объединены через смарт-контракты для обеспечения безопасного перевода средств и статуса.

Дизайн гибридных роллапов обеспечивает несколько значительных преимуществ:

• Эффективность и экономичность: Используя ZK-доказательства, Гибридные Rollups могут обрабатывать больше транзакций, потребляя меньше газа.
• Повышенная безопасность: Сочетая традиционные доказательства мошенничества и ZK-доказательства, можно гарантировать безопасность и правильность транзакций даже при возможном злонамеренном поведении.
• Масштабируемость: Используя рекурсивные доказательства, Гибридные Роллапы могут обрабатывать транзакции большого масштаба без ущерба производительности, поддерживая более широкий спектр блокчейн-приложений.
• Совместимость и гибкость: поддерживает несколько смарт-контрактов и языков программирования, позволяя разработчикам легко переносить существующие приложения на гибридные роллапы.

2.2 Как zkMIPS добивается хорошей совместимости с ZK

Основная идея ZK заключается в преобразовании процесса выполнения программы в математическое доказательство, которое можно легко проверить, чтобы каждый мог легко проверить правильность выполнения программы, не повторяя программу. Трудность заключается в преобразовании произвольной логики программы в относительно стабильное математическое доказательство.

Разработчики обычно используют высокоуровневые языки для разработки программ, и разные высокоуровневые языки используют разную логику для "общения" с аппаратным обеспечением.

Поэтому пути реализации существующих проектов ZK часто несовместимы между собой. Scroll напрямую записывает схемы для каждой операции EVM, достигая эквивалентности на уровне операции, что точно отражает EVM, но при этом требует огромного объема инженерных работ.

Polygon zkEVM создает пользовательскую виртуальную машину с оптимизированной производительностью, преобразует байт-код EVM непосредственно в байт-код VM и достигает уровня эквивалентности операций более эффективно. Однако внедрение большого количества пользовательского кода может привести к отклонению от EVM в долгосрочной перспективе;

zkSync создал свою виртуальную машину (SyncVM) и определил своё алгебраическое промежуточное представление (AIR) на основе регистров, а затем построил специализированный компилятор для компиляции Yul (промежуточного языка, который можно скомпилировать в слова различных версий EVM). Код раздела (рассматривается как более низкоуровневый Solidity) компилируется в LLVM-IR, а затем компилируется в инструкции для пользовательской виртуальной машины, тем самым достигается совместимость с уровнем Solidity, но нельзя напрямую использовать существующие инструменты Ethereum. Конверсии также могут потребовать процедур повторной проверки.

StarkNet отказывается от совместимости с EVM и напрямую использует свой низкоуровневый язык (Cairo) для запуска пользовательской виртуальной машины смарт-контрактов (Cairo VM) для достижения максимальной эффективности ZK.

По сравнению с решениями вышеперечисленных проектов, ZKM выбрал более всеобъемлющий путь: zkMIPS.

MIPS, что означает "Микропроцессор без блокированных конвейерных этапов", - это простой набор инструкций микропроцессора, который был создан в 1985 году.

Основной принцип MIPS заключается в сокращении сложных инструкций микропроцессора до их наиболее простой формы, что увеличивает скорость обработки и уменьшает сложность выполнения программ.

В системе zkMIPS этот набор инструкций используется для реализации преобразования программ в ZK доказательства.

Процесс внедрения zkMIPS выглядит следующим образом:

• Преобразование программы в MIPS: Сначала смарт-контракты или программы, написанные на языках программирования высокого уровня, таких как Solidity или Rust, компилируются в набор инструкций MIPS. Этот шаг заключается в преобразовании абстракций более высокого уровня в конкретные операции, которые могут быть выполнены на аппаратном уровне.
• Генерация ZK-доказательств: Эти инструкции MIPS затем используются для генерации соответствующих доказательств нулевого знания. Благодаря упрощенной природе MIPS этот шаг является более вычислительно эффективным и может производить доказательства быстрее без ущерба для безопасности.

Преимущества zkMIPS

• Совместимость: zkMIPS поддерживает как EVM-совместимый Solidity, так и другие основные языки программирования, такие как Rust и Move. Это позволяет zkMIPS обслуживать более широкую экосистему разработки блокчейнов, открывая больше возможностей для приложений.
• Эффективность затрат: Благодаря эффективности набора инструкций MIPS, zkMIPS может значительно снизить вычислительные затраты при генерации доказательств в нулевом знании, увеличивая общую устойчивость системы.
• Рекурсивные доказательства: zkMIPS поддерживает рекурсивные доказательства, которые агрегируют несколько доказательств в более управляемую единицу. Это критично для улучшения масштабируемости системы.

Преимущества MIPS были интегрированы в проекты, такие как Optimism. Механизм Cannon Optimism преобразует выполненные программы в MIPS, что упрощает и увеличивает эффективность поиска ошибок и повторного выполнения при оспаривании процесса выполнения.

Metis также последовал этому тренду и интегрировал Cannon в свою экосистему. Это дополнительно подтверждает практичность и эффективность технологии zkMIPS.

Децентрализованный секвенсор: Децентрализация и Устойчивость

Помимо использования гибридных роллапов для объединения преимуществ OP и ZK, Metis также активно продвигает реализацию децентрализованных последователей и устанавливает децентрализованный пример для роллапов.

В традиционной модели Rollup, хотя один Очередь может эффективно обрабатывать транзакции и данные, он также концентрирует большую силу, что может привести к различным рискам:

• Операционный риск: если последователь не справляется или подвергается атаке, обработка транзакций всей системы будет заблокирована.
• Риск цензуры: Секвенсоры могут селективно обрабатывать или отклонять транзакции, что может ограничить доступ пользователей к определенным протоколам или услугам децентрализованных финансов (DeFi).
• Риск манипулирования: При последовательности транзакций секвенсор может приоритизировать свои транзакции и получать неправомерные выгоды, увеличивая комиссии за транзакции, то есть максимально извлекаемая стоимость (MEV).

Для решения вышеуказанных проблем Metis разработал децентрализованный пул Sequencer. Он состоит из нескольких узлов Sequencer, которые совместно агрегируют, упорядочивают и выполняют транзакции. Этот дизайн обеспечивает справедливость и прозрачность системы:

• Механизм консенсуса: Более двух третей узлов Sequencer должны согласиться о статусе каждого нового блока, прежде чем пакет транзакций может быть отправлен на основную сеть Ethereum (L1).
• Подпись многих участников (MPC): Перед тем как пакет транзакций будет отправлен на уровень 1, подлинность пакета проверяется с помощью подписи MPC для обеспечения точности данных.

Преимущества децентрализованного Sequencer:

• Повышенная безопасность: благодаря совместному принятию решений несколькими узлами риск отказа в одной точке уменьшается, а устойчивость и безопасность сети увеличиваются.
• Уменьшение возможности цензуры и манипуляции: Наличие нескольких Последователей делает сложным задачу одиночного узла манипулировать или цензурировать транзакции, обеспечивая свободу транзакций пользователей.
• Стабильность и избыточность: Система поддерживает плавное вращение секвенсоров, минимизируя влияние сбоев или перерывов и повышая стабильность всей сети.

В децентрализованной модели Sequencer от Metis каждый узел состоит из нескольких ключевых компонентов:

• L2 Geth (включая OP-Node): Ответственен за последовательность транзакций и сборку блоков.
• Модуль адаптера: служит посредником для взаимодействия с другими внешними модулями (в основном узлами PoS).
• Податель пакета (Предлагающий): отвечает за построение пакетов транзакций и их отправку на L1 после получения одобрения от нескольких Последователей.
• Узел PoS: Координирует между слоями Ethereum, согласия и Metis, чтобы гарантировать безопасную блокировку активов и вознаграждение валидаторов.
• Слой согласия: содержит группу узлов Tendermint PoS, работающих параллельно с основной сетью Ethereum, чтобы обеспечить операционную эффективность, не затрудняя процесс основной сети.

Источник: https://ethresear.ch/t/pos-sequencer-pool-decentralizing-an-optimistic-rollup/16760

Этот дизайн позволяет децентрализованному пулу Sequencer Metis не только улучшить справедливость и прозрачность обработки транзакций, но и улучшить безопасность и стабильность сети за счет децентрализованной власти. Все они являются ключевыми элементами в построении доверенной и устойчивой блокчейн-экосистемы.

Сводка и перспективы

Технологические и концептуальные преимущества Metis создают прочное основание для дальнейшего развития в будущем. Ожидается, что его гибридные роллапы на основе zkMIPS решат проблему совместимости для ZK-Rollup и приведут к более разнообразной экосистеме разработчиков.

Продвижение децентрализованного секвенсора демонстрирует видение команды о стремлении к децентрализации. Поскольку экосистема Metis продолжает созревать, у нас есть основания полагать, что Metis станет тем темным лошадью, который будет продолжать бежать в будущем соревновании L2, создавая постоянный поток ценности для пользователей и разработчиков.

Утверждение:

1. Эта статья, изначально названная «Исследование технологических преимуществ Metis», воспроизведена из [GateBiteye Community]. All copyrights belong to the original author [Wilson Lee, ядро участников Biteye]. Если у вас есть возражения против перепечатки, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкоманда, команда обработает это как можно скорее.

2. Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, представляют только личные взгляды автора и не являются инвестиционными советами.

3. Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. За исключением указанных случаев копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещены.