ZK İşlemci: Blok Zinciri Uygulamaları için Yeni Bir Paradigmayı Yeniden Şekillendirmek

İşlemci Yardımcılarının Tarihçesi

Kooperatif işlemciler, bilgisayar alanında uzun bir geçmişe sahiptir ve esas olarak CPU'ya belirli görevleri üstlenme rolünü üstlenir. Örneğin, Apple'ın 2013 yılında piyasaya sürdüğü M7 hareket kooperatif işlemcisi, akıllı cihazların hareket algılama kabiliyetini önemli ölçüde artırmıştır. Ayrıca, geniş çapta bilinen GPU, 2007 yılında Nvidia tarafından sunulan grafik işleme kooperatif işlemcisidir. Bu yapı genellikle "heterojen hesaplama" veya "karma hesaplama" olarak adlandırılmaktadır.

Ko-prosessorün ana avantajı, CPU'nun daha esnek ve değişken hesaplama işlerine odaklanabilmesi için bazı karmaşık ve yüksek performans gerektiren belirli görevleri işleyebilmesidir.

Ethereum'in Karşılaştığı Zorluklar

Ethereum şu anda iki ana sorunla karşı karşıya:

1. Yüksek Gas ücretleri, karmaşık uygulamaların geliştirilmesini sınırlıyor. Basit bir transfer için 21000 Gas gerekiyor, daha karmaşık işlemler için ücretler daha yüksek ve bu, uygulamaların ve kullanıcıların yaygın benimsenmesini ciddi şekilde engelliyor.

2. Akıllı sözleşmeler yalnızca sınırlı yakın tarihli blok verilerine erişebilir. Gelecekteki ağ güncellemeleri tarihi verilerin depolanmasını daha da sınırlayabilir, bu da birçok büyük veriye bağımlı yenilikçi uygulamanın gerçekleştirilmesini zorlaştırmaktadır.

Bu sorunlar, Ethereum'un tasarımının başlangıcında büyük ölçekli hesaplama ve veri yoğun görevleri işlemenin düşünülmemesinden kaynaklanmaktadır. Bu uygulamaları uyumlu hale getirmek için yardımcı işlemci kavramının getirilmesi gerekmektedir. Ethereum ana zinciri "CPU" gibi, yardımcı işlemciler ise "GPU" benzeri olup hesaplama ve veri yoğun görevleri esnek bir şekilde işleyebilir. Sıfır bilgi kanıtlama teknolojisi ile birleştiğinde, yardımcı işlemciler zincir dışında güvenilir hesaplamalar yapabilir.

Ko-İşlemcinin Uygulama Geleceği

ZK yardımcı işlemcinin uygulama alanları son derece geniştir ve neredeyse tüm gerçek merkeziyetsiz uygulama senaryolarını kapsamaktadır, bunlar arasında ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere:

• Sosyal Uygulama
• Oyun
• DeFi protokolü
• Zincir üzerindeki verilere dayalı risk kontrol sistemi
• Oracle
• Veri Depolama
• Büyük Dil Modellerinin Eğitimi ve Çıkarımı

Teorik olarak, herhangi bir Web2 uygulaması ZK yardımcı işlemcisi aracılığıyla blok zincirinde gerçekleştirilebilir ve aynı zamanda Ethereum'u güvenli bir hesaplaşma katmanı olarak kullanabilir.

Ana Akım İşlemci Projeleri Genel Görünümü

Şu anda sektördeki tanınmış yardımcı işlemci projeleri esas olarak üç ana uygulama alanına odaklanmaktadır:

1. Zincir üzerindeki veri indeksi
2. Oracle
3. ZKML ( sıfır bilgi makine öğrenimi )

Genel ZK yardımcı işlemci (General-ZKM) projesi, üç tür senaryoyu kapsayabilir. Farklı projelerin kullandığı alt sanal makine mimarileri de farklılık göstermektedir; örneğin Delphinus zkWASM'a odaklanırken, Risc Zero RISC-V mimarisine dayanmaktadır.

Tipik Yardımcı İşlemci Projesinin Teknik Mimarisi

Risc Zero

Risc Zero'nun ZK yardımcı işlemcisi Bonsai olarak adlandırılmaktadır ve zincirle bağımsız evrensel bir yardımcı işlemci olmayı hedeflemektedir. Bonsai, RISC-V talimat seti mimarisine dayanmaktadır ve Rust, C++, Solidity, Go gibi çeşitli programlama dillerini desteklemektedir.

Bonsai'nin ana bileşenleri şunlardır:

• Kanıtlayıcı Ağı: ZK kanıtlarını alır ve üretir
• Talep Havuzu: Kullanıcılar tarafından başlatılan kanıt taleplerini depolar
• Rollup motoru: Kanıt sonuçlarını ana ağa toplar ve gönderir
• Görüntü Hub: Görselleştirilmiş Geliştirici Platformu
• Durum Depolama: Zincir Dışı Anahtar-Değer Veritabanı
• Pazarın Kanıtı: Hesaplama gücü arz ve talebini eşleştiren platform

Lagrange

Lagrange, hesaplama ve veri yoğun uygulamaların geliştirilmesini desteklemek için blok zincirindeki geçmiş verileri içeren bir yardımcı işlemci ve doğrulanabilir bir veritabanı oluşturmayı amaçlamaktadır.

Ana işlevleri şunlardır:

1. Doğrulanabilir Veritabanı: Zincir Üzerinde Akıllı Sözleşme Durumu
2. MapReduce prensiplerine dayalı paralel hesaplama

Lagrange, sıfır bilgi kanıtı gereksinimlerine uygun olarak sözleşme durumu, hesap durumu ve blok verilerini depolamak için yeni bir veri yapısı kullanmıştır. ZKMR sanal makinesi, dağıtık hesaplama ve kanıt birleştirmesini Map ve Reduce adlı iki adım ile gerçekleştirir.

Kısa

Succinct Network'ün hedefi, programlanabilir gerçekleri Blok Zinciri geliştirme yığınına entegre etmektir. Zincir dışı ZKVM'si Succinct Processor (SP) olarak adlandırılmakta ve Rust gibi LLVM dillerini desteklemektedir.

SP'nin temel özellikleri şunlardır:

1. STARKs tabanlı tekrarlayan kanıt
2. SNARK'lar ile STARK'lar arasındaki paketleyici
3. Önceden Derlenmiş Merkezi zkVM Mimarisi

İşlemci Projeleri Karşılaştırması

Genel ZK yardımcı işlemci projelerini karşılaştırırken, aşağıdaki birkaç faktörü dikkate almak gerekir:

1. Veri İndeksi/Senkronizasyon Yeteneği
2. Temel teknoloji rotası ( SNARK'lar vs STARK'lar )
3. Rekürsif kanıtları destekliyor mu?
4. Kanıt Sistemi Verimliliği
5. Ekosistem İşbirliği Durumu
6. Finansman Arka Planı

Genel olarak, ana akım projelerin teknik yolları oldukça yakın, hepsi STARKs'tan SNARKs'a geçiş yapıyor, yine de kendi kanıtlayıcı ağlarını oluşturuyor. Homojenliğin ciddi olduğu durumlarda, ekosistem işbirliği ve kaynak edinim yeteneği kritik rekabet faktörleri haline gelebilir.

Yardımcı İşlemci ile Layer2 Arasındaki Fark

Kullanıcı odaklı Layer2'den farklı olarak, yardımcı işlemci esas olarak uygulama geliştirmeye yöneliktir. Hızlandırma bileşeni veya modüler bileşen olarak aşağıdaki senaryolarda kullanılabilir:

1. ZK Layer2'nin zincir dışı sanal makine bileşeni olarak
2. Kamu zinciri üzerindeki uygulamalara dış hesaplama gücü sağlaması
3. Çapraz zincir verileri için doğrulanabilir oracle
4. Zincirler arası mesaj iletim köprüsü görevi görme

Yardımcı işlemcinin potansiyeli bununla sınırlı değil, blok zinciri ekosistemindeki çeşitli ara yazılımları yeniden yapılandırması bekleniyor, bunlar arasında oracle, veri sorgulama, çapraz zincir köprüleri gibi.

Yardımcı İşlemcilerin Karşılaştığı Zorluklar

1. Geliştirme engeli yüksek: ZK teknolojisi karmaşık, belirli diller ve araçlar konusunda bilgi sahibi olmak gerekiyor.
2. Yarış pisti hala erken aşamada: Her proje en iyi teknik yolu keşfetmeye devam ediyor.
3. Donanım desteği yetersiz: Özel ZK donanımı henüz geniş çapta ticari kullanımda değil.
4. Teknik homojenleşme: Belirgin bir teknik avantaj oluşturmak zor; rekabet muhtemelen kaynak edinme yeteneğine kayabilir.

Gelecek Vizyonu

ZK teknolojisi, blok zinciri uygulamalarının geliştirme paradigmasını yeniden şekillendirme umudunu taşıyor. Genel ZK yardımcı işlemcilerinin uygulama potansiyeli geniştir ve teorik olarak herhangi bir Web2 uygulamasının blok zincirindeki karşılık gelen versiyonunu gerçekleştirebilir.

"Büyük ölçekli benimseme" için iki anahtar gösterge: tam zincir gerçek zamanlı kanıtlanabilir veritabanı ve düşük maliyetli zincir dışı hesaplama. Bu hedefin kademeli olarak gerçekleştirilmesi gerekiyor, ZK hesaplama çiplerinin ticarileşmesi de önemli bir ön koşuldur.

Mevcut dönemde gerçek bir yenilik eksikliği var, bu da bir sonraki nesil "büyük ölçekli benimseme" teknolojileri ve uygulamaları için bir fırsat penceresi sağlıyor. Bir sonraki döngüde, ZK endüstri zincirinin ticari olarak hayata geçmesi bekleniyor ve bu da Web3'ün milyarlarca kullanıcı için zincir üstü etkileşimini sağlamlaştıracak.