Tương lai của cơ sở hạ tầng ZK

zkWASM, PetraVM và chứng minh đa mục đích

Làn sóng phát triển tiếp theo trong cơ sở hạ tầng ZK đang tập trung vào việc làm cho tính toán zero-knowledge trở nên dễ tiếp cận và linh hoạt hơn. Một tiến bộ lớn là zkWASM, mang lại khả năng tương thích WebAssembly (WASM) cho các mạch ZK. WebAssembly là một runtime cấp thấp được áp dụng rộng rãi, được sử dụng bởi nhiều ứng dụng web và blockchain hiện đại. Việc cho phép các chương trình WASM được thực thi bên trong zkVM cho phép các nhà phát triển tái sử dụng các công cụ hiện có và viết logic zero-knowledge bằng các ngôn ngữ quen thuộc như Rust, C hoặc TypeScript.

Các dự án như zkWASM và PetraVM đang tạo ra các zkVM vừa hiệu suất cao vừa thân thiện với nhà phát triển. PetraVM, chẳng hạn, được thiết kế để tối ưu hóa các chứng minh đệ quy, trong đó một chứng minh xác minh một chứng minh khác. Điều này có ứng dụng trong việc tổng hợp chứng minh và các rollup đệ quy, nơi nhiều phép toán nhỏ hơn được gộp lại thành một chứng minh hiệu quả. Những tiến bộ này giảm bớt độ phức tạp trong việc xây dựng trong không kiến thức và mở ra cơ hội cho một loạt các trường hợp sử dụng rộng rãi hơn, bao gồm các dApp nhiều lớp và thị trường tính toán có thể xác minh.

Sự chuyển đổi sang môi trường chứng minh đa mục đích có nghĩa là các nhà phát triển sẽ không còn cần phải viết thủ công các hệ thống ràng buộc hoặc mạch. Thay vào đó, họ sẽ viết logic ứng dụng như mã bình thường, và cơ sở hạ tầng sẽ xử lý việc tạo ra và xác minh chứng nhận phía sau. Điều này sẽ giảm đáng kể rào cản gia nhập để sử dụng công nghệ ZK.

Các lớp chứng minh có thể kết hợp và các bộ xác minh toàn cầu

Khi các ứng dụng ZK trở nên phổ biến, nhu cầu về khả năng kết hợp trở nên cấp bách hơn. Hiện tại, hầu hết các hệ thống zero-knowledge đều bị tách biệt: mỗi mạch, ứng dụng hoặc rollup đều có bộ xác minh và định dạng chứng nhận riêng. Sự phân mảnh này làm tăng chi phí và gây khó khăn trong việc xây dựng các ứng dụng phức tạp phụ thuộc vào nhiều loại dữ liệu đã được xác minh.

Các xác minh viên đa năng nhằm giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép một hợp đồng thông minh duy nhất xác minh các bằng chứng từ nhiều nguồn hoặc hệ thống khác nhau. Những xác minh viên này dựa vào các khóa xác minh đệ quy hoặc lập trình có thể thích ứng với các cấu trúc bằng chứng khác nhau. Với một xác minh viên đa năng, các nhà phát triển có thể xây dựng các hợp đồng chấp nhận đầu vào từ nhiều mạng lưới bằng chứng, các đồng xử lý ZK và zkVM mà không cần phải triển khai lại logic tùy chỉnh cho từng cái.

Khả năng kết hợp này cũng mở rộng đến các lớp chứng minh. Các lớp chứng minh mô-đun cho phép nhiều ứng dụng chia sẻ một hạ tầng chứng minh chung. Ví dụ, một mạng lưới rollup có thể sử dụng cùng một mạng chứng minh để xác minh tính hợp lệ của giao dịch, phản hồi oracle, hoặc tương tác giữa các chuỗi. Điều này giảm thiểu sự trùng lặp và cho phép các cập nhật bảo mật, tối ưu hóa, hoặc các hệ thống chứng minh mới có lợi cho nhiều ứng dụng cùng một lúc.

Khả năng tổng hợp các bằng chứng từ nhiều nguồn khác nhau thành một dòng logic thống nhất là rất quan trọng để xây dựng các hệ thống tiên tiến như AI phi tập trung, DAO trên chuỗi và các giao thức danh tiếng liên chuỗi.

Thị trường và đấu giá chứng minh phi tập trung

Một trong những hướng hứa hẹn nhất để mở rộng cơ sở hạ tầng ZK là sự xuất hiện của các thị trường chứng minh phi tập trung. Hiện nay, hầu hết cơ sở hạ tầng chứng minh đều là tập trung hoặc bán tin cậy. Khi nhu cầu về tính toán ZK tăng lên, một thị trường không cần sự cho phép cho việc tạo ra bằng chứng sẽ cần thiết để kết hợp các nguồn lực tính toán với nhu cầu ứng dụng.

Các thị trường chứng minh phi tập trung hoạt động như những nền tảng mở, nơi bất kỳ ai cũng có thể cung cấp dịch vụ chứng minh — thường là thông qua việc vận hành zkVM hoặc bộ tăng tốc phần cứng — và được đền bù cho những đóng góp hợp lệ. Các thị trường này có thể sử dụng cơ chế đặt cọc và cắt giảm để đảm bảo tính toàn vẹn và có thể kết hợp các hệ thống danh tiếng để thưởng cho hiệu suất nhất quán.

Các cuộc đấu giá cũng có thể được sử dụng để ghép nối những người cung cấp với các yêu cầu chứng minh. Các ứng dụng có thể gửi các công việc với các tham số đã định nghĩa và chấp nhận chứng minh hợp lệ có giá thấp nhất. Điều này tạo ra một nền kinh tế mở cho tính toán ZK, cho phép cung và cầu tìm thấy trạng thái cân bằng mà không cần sự phối hợp tập trung.

Các mạng chứng minh như ZeroGravity và Succinct đang thử nghiệm các mô hình này. Khi ngày càng nhiều ứng dụng áp dụng logic zero-knowledge, khả năng thuê ngoài công việc chứng minh cho một mạng lưới phi tập trung của các tham gia sẽ trở nên thiết yếu cho cả hiệu quả chi phí và khả năng chống kiểm duyệt.

Công cụ phát triển, độ trễ và thách thức về trải nghiệm người dùng

Mặc dù đã có những tiến bộ trong cơ sở hạ tầng zero-knowledge, vẫn còn nhiều thách thức. Công cụ phát triển vẫn còn ở giai đoạn đầu. Việc viết, gỡ lỗi và kiểm tra các mạch ZK yêu cầu kiến thức mà vẫn chưa phổ biến. zkVM đang giúp thu hẹp khoảng cách này, nhưng hệ sinh thái vẫn thiếu các thư viện tiêu chuẩn, trình quản lý gói và các công cụ xác minh chính thức mà là điều phổ biến trong các lĩnh vực phát triển phần mềm khác.

Độ trễ là một hạn chế khác. Việc tạo ra một chứng minh ZK, đặc biệt là cho các tính toán lớn hoặc chương trình phức tạp, có thể mất vài giây hoặc thậm chí vài phút. Trong khi điều này là chấp nhận được cho các quy trình làm việc không đồng bộ như truy vấn trạng thái hoặc cập nhật hàng loạt, nó có thể là một rào cản cho các ứng dụng thời gian thực như trò chơi hoặc giao dịch có độ trễ thấp. Tăng tốc phần cứng và tổng hợp chứng minh đang được khám phá để giảm thiểu độ trễ này.

Từ góc độ trải nghiệm người dùng, việc tương tác với các hệ thống ZK thường không trực quan. Người dùng có thể cần phê duyệt các bước bổ sung, chờ đợi các chứng minh ngoài chuỗi được tạo ra, hoặc tương tác với các ví và giao diện không quen thuộc. Việc đơn giản hóa những tương tác này là rất quan trọng để việc áp dụng chính thống. Tích hợp ví, hệ thống thông báo và cơ chế giao hàng chứng minh trừu tượng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính khả dụng.

Tầm nhìn: Tính toán không cần tin cậy ở quy mô web

Tầm nhìn dài hạn cho các đồng xử lý ZK và mạng chứng minh là cho phép tính toán không cần tin cậy ở quy mô của internet. Giống như điện toán đám mây đã cho phép chạy các ứng dụng khổng lồ mà không cần sở hữu phần cứng, cơ sở hạ tầng ZK sẽ cho phép các nhà phát triển thực hiện tính toán riêng tư và có thể xác minh ở bất kỳ đâu, và cung cấp kết quả không cần tin cậy cho bất kỳ blockchain, ứng dụng hoặc người dùng nào.

Trong mô hình này, tính toán trở thành một lớp mô-đun. Các ứng dụng định nghĩa logic, người dùng gửi đầu vào, và một mạng lưới phi tập trung của các nhà chứng minh xử lý việc thực thi. Kết quả là một bằng chứng, có thể được xác thực bởi bất kỳ ai. Điều này đảo ngược mô hình niềm tin: thay vì xác minh tính toán bằng cách lặp lại nó, chúng ta xác minh rằng nó đã được thực hiện đúng cách bằng cách sử dụng mật mã.

Kiến trúc này không chỉ giới hạn trong các ứng dụng tài chính. Nó áp dụng cho học máy, đồ thị xã hội, nghiên cứu khoa học, danh tính kỹ thuật số, và ngay cả các hệ thống phối hợp như DAO. Bất cứ nơi nào mà tính chính xác, quyền riêng tư, hoặc khả năng kiểm toán quan trọng, hạ tầng zero-knowledge có thể mang lại giá trị.

Khi các tiêu chuẩn phát triển và hiệu suất được cải thiện, các bộ đồng xử lý ZK và mạng chứng minh được định vị để trở thành các lớp nền tảng của ngăn xếp web3. Chúng sẽ cho phép các ứng dụng mạnh mẽ và có nguyên tắc, có khả năng mở rộng mà không cần tập trung, riêng tư mà không bị cách ly và tương tác mà không bị thỏa hiệp.