Что такое сопроцессор?

Мо Донг, сооснователь Celer Network и Brevis, считает, что, в простых терминах, копроцессор - это инструмент, который "дает смарт-контрактам возможность работы с Dune Analytics."

Простыми словами, текущие общие смарт-контракты не могут получить доступ к историческим данным. Например, когда я работал над Протоколом управления ликвидностью, мне понадобились исторические данные о ценах, чтобы рассчитать, как часто и по какой цене поставщики ликвидности превышали диапазон цен в AMM. Мы вынуждены были полагаться на сервис индексации, размещенный на цепи, наподобие The Graph’s GraphQL API, потому что агрегация, поиск и фильтрация задач не могут быть выполнены только через взаимодействие с контрактом. Действительно, даже индексация стандартных данных транзакций блокчейна является сложной, не говоря уже о чтении более сложных данных, чем базовая информация.

Относительно протоколов управления ликвидностью, оценка исторической производительности существующих тестовых пулов или пользовательских пулов все еще требует использования API сервиса индексов, размещенных на цепи. Затем эти данные рассчитываются вручную в Excel. Существует ли сервис, способный упростить этот процесс, предоставляя dapp умные контракты возможность агрегировать, фильтровать и анализировать эти данные напрямую? Копроцессоры разработаны для решения этой проблемы.

Почему это называется сопроцессором?

В ранних компьютерных системах процессор ЦПУ часто мог выполнять только базовые операции. Для выполнения конкретных видов вычислений, таких как операции с плавающей запятой, для улучшения производительности он должен был быть сопряжен с отдельным "сопроцессором".

Теперь мы можем представить себе Ethereum как гигантский суперкомпьютер. Смарт-контракты со всего мира могут получать доступ только к on-chain данным текущего блока, а не к историческим данным, включая записи транзакций и изменения баланса счета. Это происходит потому, что дизайн Ethereum не предоставляет способа для смарт-контрактов для доступа к этим историческим данным.

Для обеспечения доверительности исторических данных требуется криптографический метод, связывающий исторические записи с текущим блоком. Однако вычисление и проверка этого доказательства в смарт-контракте напрямую может быть затратным и затратным по времени. В качестве альтернативы можно сделать запросы через узлы хранения, но смарт-контракты не могут взаимодействовать с ними напрямую, и существует проблема доверия. Таким образом, как можно решить эту проблему доверия и обеспечить проверяемое вычисление? Иными словами, как мы можем позволить третьей стороне непосредственно проверять результаты вычислений на правильность, не выполняя вычисление заново? Решение может заключаться в копроцессорах, аналогичных ранним компьютерным системам. Они могут расширить вычислительную мощность смарт-контрактов на Ethereum, предоставив им новую возможность доступа к историческим данным и выполнения сложных вычислений.

Как обычно работает сопроцессор?

В общем, основной рабочий процесс копроцессора, который проверяет данные Ethereum, следующий:

1. Запрос исторических данных и выполнение соответствующих расчетов во внебиржевой среде через сервис;

2. Сервис сгенерирует некий вид доказательства, чтобы подтвердить, что его работа надежна;

3. Dapp разработчика будет взаимодействовать с контрактом копроцессора, развернутым на Ethereum, чтобы проверить доказательство;

4. После взаимодействия с контрактом копроцессора и проверки результата dapp может напрямую получить доступ к необходимым историческим данным без доверия.

Проекты в пространстве сопроцессора или широком пространстве верификации вычислений

Этот раздел в основном анализирует ключевые технические стеки и конкурентные преимущества ведущих игроков в области копроцессоров.

Аксиома

Лидер на рынке сопроцессоров, Axiom строит инфраструктуру данных on-chain для упрощения взаимодействия смарт-контрактов с on-chain данными. Axiom также заслуживает признание за внедрение концепции сопроцессоров. Позже в этой статье мы подробнее рассмотрим, как работает их сопроцессор, используя Axiom в качестве примера.

Лагранж

Lagrange фокусируется на доказательствах состояний межцепочек и параллельных техниках обработки. Их доказательства могут достигать межцепочной верификации без использования протоколов обмена сообщениями межцепочек, таких как zkBridge или IBC. Параллельный доказатель Lagrange хорошо подходит для продуктов, включающих повторное ставкирование, укрепляя свою позицию в экосистеме RaaS (Rollup as a Service).

В отличие от последовательных доказательств, параллельные доказательства могут распределять свою нагрузку на тысячи потоков одновременно. Кроме того, повторное ставкирование на EigenLayer может их защитить. Другими словами, этот подход параллельных вычислений и параллельного доказательства позволяет добиться лучшей горизонтальной масштабируемости.

Один из реальных примеров использования - применение Лагранжа в AltLayer. AltLayer предлагает активные службы верификации для Restaked Rollup, помогая разработчикам реализовать децентрализованную последовательность и проверить корректность состояния Rollup эффективно. В марте 2024 года Лагранж заключил партнерство с AltLayer для использования параллельных доказателей для совместной обработки Rollup. Это обеспечивает проверяемые и надежные результаты данных и вычислений на цепочке для клиентов RaaS AltLayer.

Геродот

Тесно связанный с экосистемой Starkware/Starknet, Herodotus сотрудничает с проектами, такими как Snapshot. Они называют свою систему копроцессоров “Storage Proof”, которая может быть объединена с ZK-доказательствами, чтобы обеспечить доступ к данным между различными уровнями Ethereum на кросс-слоях.

Источник: Веб-сайт Геродота

Система доказательства хранения состоит из трех компонентов:

1. Доказательства включения: Подтвердите, что данные действительно существуют в структуре данных Ethereum.
2. Доказательства вычислений: Проверьте правильность многоэтапных рабочих процессов, особенно тех, которые включают преобразование данных или другие операции.
3. ZK Про: Позволяют смарт-контрактам подтверждать действительность доказательств без обработки всех базовых данных. Любые ончейн-данные в узле архива Ethereum могут быть доказаны с использованием системы доказательства хранения.

Как и другие копроцессоры, система доказательства хранения генерируется вне цепи и проверяется в цепи, минимизируя потребление ресурсов в цепи. Она также уменьшает передачу данных между уровнями Ethereum, отправляя только хэш блока или корень аккумулятора для проверки.

Brevis

Разработанный Celer Network, Brevis - это инфраструктура для создания различных служб обработки данных on-chain, включая ZK coprocessors. Celer Network, протокол взаимодействия, основанный Мо Донгом и Цинкай Лиангом, собрал $4 миллиона на IEO (Initial Exchange Offering) в 2019 году.

Celer Network развернулКраткий контрактon-chain. Этот контракт проверяет доказательства от запросов сопроцессора и передает результаты обратно в контракт dapp через функцию обратного вызова. Разработчики могут использовать Brevis SDK для обеспечения доступа к историческим данным on-chain с легкостью. SDK абстрагирует сложные цепи, устраняя необходимость в знании ZK proofs у разработчиков. SDK Brevis построен на фреймворке gnark, разработанном командой Consensys Linea. Кроме того, Brevis поддерживает ZK light client Ethereum, что позволяет ему работать с on-chain данными из любого совместимого с Ethereum EVM блокчейна.

Исходный код: Документация Brevis

Celer Network в настоящее время разрабатываетcoChain, блокчейн, сфокусированный на экосистеме RaaS, использующий Brevis в качестве основы. coChain - блокчейн, основанный на алгоритме консенсуса Proof-of-Stake (PoS) и способен предоставлять услуги стейкинга и слэшинга Ethereum. Слэшинг относится к процессу наказания валидаторов, нарушающих правила в экосистеме стейкинга Ethereum PoS, включая штрафы и изменения состояния. Исторически уровень слэшинга в экосистеме стейкинга Ethereum был очень низким, сданные, указывающие начто только около 0.04% валидаторов были обездолены.

Уникальной особенностью coChain является связывание генерации результатов копроцессора с наградами и наказаниями стейкинга Ethereum. Вот процесс:

1. Смарт-контракт отправляет запрос сопроцессора, а механизм консенсуса PoS генерирует результат сопроцессора;
2. Результат, сгенерированный PoS, отправляется в блокчейн в виде «предложения», которое может быть «оспорено» доказательством нулевого разглашения (ZK);
3. Если вызов доказательства ZK успешен и указывает на недобросовестное поведение проверяющего во время ставки, то соответствующая ставка проверяющего непосредственно урезается на Ethereum. Наоборот, если результат, сгенерированный PoS, остается без оспаривания, dapp может напрямую использовать результат сопроцессора без дополнительных затрат на доказательства ZK. Такой «оптимистичный» подход к вызовам доказательств, аналогичный Optimism, позволяет снизить затраты.

В общем, подход coChain сочетает стимулы доверия/проверки копроцессоров с экосистемой стейкинга Ethereum. В будущем он будет интегрирован с EigenLayer для снижения стоимости доказательства ZK-копроцессоров.

Нексус

Nexus zkVM позволяет проверять любой результат вычислений on-chain. Его уникальной особенностью является возможность проверки ZK-доказательств на основе техники складывания. Основанная в 2022 году, Nexus - еще один участник в пространстве zkVM. Хотя подробности пока не были широко раскрыты, основатель Даниэль Марин (выпускник Стэнфорда с опытом работы в Google) опубликовалранние научные статьичерез клуб блокчейн Стэнфорд.

Технология складывания ZK считается перспективным направлением в рамках решений zkVM. Nexus zkVM поддерживает верификацию как складывающих доказательств, так и схем накопления. Ее целью является создание масштабируемого, модульного и открытого исходного кода zkVM. Их технический стек включает механизмы агрегации доказательств крупномасштабной параллелизации на основе Приращенных Проверяемых Вычислений (IVC) и различные схемы складывания, такие как Nova, CycleFold, SuperNova и HyperNova. Они также разрабатывают Сеть Nexus, крупномасштабную параллельную сеть для майнинга доказательств на основе Nexus zkVM.

Источник: Документация Nexus, Архитектура Nexus zkVM

Таблица сравнения технических подходов и конкурентных преимуществ в дорожке копроцессора

Как вы можете видеть, различные проекты выбрали различные технические стеки на основе различных экосистем (Ethereum EVM, RaaS, кросс-чейн, Ethereum cross-layer), различных методов доказательства (Rollup vs ZK) или различных решений в рамках ZK-доказательств (zk-SNARK, доказательства сворачивания, схемы накопления и т. д.). У каждого из них есть свои преимущества и недостатки в отношении конкурентных преимуществ и, в конечном итоге, они представляют различные формы продуктов: интерактивные ончейн-контракты, SDK и сети, предназначенные для различных целей, таких как сети проверки стейкинга и сети масштабной проверки.

Источник: By Author

Специфическая операция копроцессоров: случай аксиомы

Почему выбрать Аксиому?

Axiom - это сопроцессор ZK proof, созданный для Ethereum. Он позволяет смарт-контрактам получать доступ к историческим данным on-chain и обеспечивает недоверие к off-chain вычислениям через технологию ZK proof. Axiom был основан Джонатаном Ваном и И Сун в 2022 году. 25 января 2024 года Аксиомобъявлено в Твиттеречто она привлекла $20 млн в рамках раунда финансирования серии A, возглавленного Paradigm и Standard Crypto. Это первый проект, предложивший концепцию "сопроцессора", и также один из наиболее поддерживаемых венчурным капиталом проектов в этой области.

Источник: Официальный аккаунт Axiom

История Axiom

В 2017 году И Сун получил степень доктора математики в Массачусетском технологическом институте (MIT) и также работал в компании по высокочастотной торговле в течение некоторого времени. Он начал погружаться в область криптовалют и понял, что ZK-доказательство является ключом к масштабируемости блокчейна. Однако тогда он считал, что технология ZK все еще находится в начальной стадии развития, поэтому решил продолжать наблюдать за этим пространством. Это произошло только в конце 2021 года, когда технология ZK начала набирать оборот, а инфраструктура и инструменты разработки постепенно совершенствовались. Кроме того, И Сун столкнулся с проблемами доступа к историческим данным в смарт-контрактах, которые он написал при создании протоколов DeFi. Все эти факторы привели к появлению Axiom.

Какую технологию ZK Proof использует Аксиом?

Axiom в настоящее время использует систему доказательства SNARK на основе Halo2 и бэкендов KZG, а также инструменты ZK proof, такие как таблицы поиска (LUTs). В прошлом ZK-доказательства были сложными и трудными для проверки. Таблицы поиска представляют собой набор предварительно вычисленных значений, которые позволяют доказывающему лицу более эффективно доказать верификатору, что значение существует.

Как работает Axiom V2

В январе 2024 года Axiom V2 был запущен на основной сети Ethereum, поддерживая доступ к транзакциям, квитанциям, хранению контрактов, заголовкам блоков и другим данным из умных контрактов. Это означает, что теперь он поддерживает доступ ко всей исторической информации на основной сети Ethereum.

Используя инструменты SDK, разработанные Axiom, разработчики могут писать цепи Axiom на Typescript для выдачи запросов на данные и настройки вычислений. Axiom опережает век, потому что делает очень легким доступ к оффчейн данным для смарт-контрактов:

1. Разработчики используют Axiom Typescript SDK для написания цепей Axiom и отправки запросов на вычисление ZK-проверки для исторических данных Ethereum;

2. Аксиома выполняет запрошенное вычисление и генерирует ZK-доказательство, доказывая правильность данных и результатов вычислений;

3. Разработчики реализуют функцию обратного вызова в смарт-контракте для проверки и выполнения данных, отправленных из Axiom с результатом доказательства ZK;

4. Axiom запросы, отправляя транзакцию on-chain, и возвращаемый результат зашифрован с помощью ZK proof для обеспечения его достоверности.

Однако, в отличие от Геродота, Axiom в настоящее время не поддерживает запросы исторических данных из других сетей Ethereum EVM или L2 и сосредотачивается только на основной сети Ethereum. Поддержка связанных функций в будущем не исключается.

Применения Axiom V2

На уровне приложений Axiom может помочь dapps в реализации следующих функций:

• Предоставлять вознаграждения и программы лояльности на основе записей об активности пользователей на цепочке
• Внедрить ответственность на основе поведения пользователей в сети блокчейн
• Установите оракулы, которые могут быть настроены в соответствии с потребностями идентификации, управления и урегулирования

Заключение

Лидер на рынке копроцессоров, Axiom, имеет дополняющие отношения с проектами легких узлов, такими как Succinct. Succinct пытается доказать само согласие Ethereum, в то время как Axiom доказывает любые данные истории on-chain на основе согласия, предполагая, что результат согласия принят.

Область доказательства ZK стремительно развивается с инновационными изобретениями, такими как складывающиеся доказательства, схемы накопления и большие таблицы поиска. Этот рост привлек внимание к проектам, таким как Nexus, которые поддерживают последние достижения в области технологии доказательства ZK. В то время как ZK-доказательства становятся все более популярными, другие проекты, такие как Lagrange, также привлекают внимание за предоставление доказательств для Rollup с помощью параллельных доказателей, таким образом, заполняя рыночный пробел.

Постоянное развитие технологий улучшило производительность различных доказательств знаний, уменьшив их размер и затраты на верификацию. И это расширяет их потенциальное использование. В этом контексте гибкость, обеспечиваемая модульностью, получает признание, особенно в пространстве копроцессоров.