Что такое копроцессор?

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

Простыми словами, текущие общие смарт-контракты не могут получить доступ к историческим данным. Например, при работе над Протоколом Управления Ликвидностью, мне понадобились исторические данные о ценах, чтобы рассчитать, как часто и по какой цене поставщики ликвидности выходили за пределы ценового диапазона в AMM. Нам пришлось полагаться на цепочно-размещенный индексный сервис, например, 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 цепочки-хостинга индексного сервиса. Затем эти данные вручную рассчитываются в Excel. Существует ли сервис, способный упростить этот процесс, предоставляя умные контракты dapp возможность агрегировать, фильтровать и анализировать эти данные напрямую? Копроцессоры разработаны для решения проблемы.

Почему его называют копроцессором?

В ранних компьютерных системах процессор ЦП мог часто выполнять только базовые операции. Ему требовалось сопоставить с отдельным "сопроцессором", чтобы выполнять определенные типы вычислительных задач, такие как операции с плавающей запятой, для улучшения производительности.

Теперь мы можем представить себе Ethereum как гигантский суперкомпьютер. Умные контракты по всему миру могут получать доступ только к on-chain данным из текущего блока, а не к историческим данным, включая записи транзакций и изменения баланса счета. Это происходит потому, что дизайн Ethereum не предоставляет возможности умным контрактам получать доступ к этим историческим данным.

Для обеспечения надежности исторических данных требуется криптографический метод, который связывает исторические записи с текущим блоком. Однако вычисление и проверка этого доказательства непосредственно в смарт-контракте может быть затратным по времени и дорогим. В качестве альтернативы можно использовать запросы через узлы хранения, но смарт-контракты не могут взаимодействовать с ними напрямую, и возникает проблема доверия. Таким образом, как мы можем решить эту проблему доверия и обеспечить проверяемое вычисление? Иными словами, как мы можем позволить третьей стороне непосредственно проверить результаты вычислений на правильность, не требуя при этом повторного выполнения самих вычислений? Решение может заключаться в копроцессорах, которые аналогичны ранним компьютерным системам. Они могут расширить вычислительные возможности 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, выглядит следующим образом:

1. Запросить исторические данные и выполнить соответствующие вычисления вне цепи 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, для проверки доказательства;

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 проверяемых вычислений

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

Аксиома

Лидер в сфере копроцессоров, Axiom строит инфраструктуру данных on-chain для упрощения взаимодействия смарт-контрактов с on-chain данными. Axiom также заслуживает признание за внедрение концепции копроцессоров. Мы подробнее рассмотрим, как работает их копроцессор, используя Axiom в качестве примера, позже в этой статье.

Лагранж

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

В отличие от последовательных доказательств, параллельные доказательства могут распределять свою нагрузку по тысячам потоков одновременно. Кроме того, вновь стейкинг на EigenLayer может их обезопасить. 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 проверки для Restaked Rollup, помогая разработчикам реализовывать децентрализованную последовательность и проверять правильность состояния Rollup эффективно. В марте 2024 года Лагранж сотрудничал с AltLayer для использования параллельных доказателей для совместной обработки Rollup. Это обеспечивает верифицируемые и доверенные данные и результаты вычислений на цепочке для клиентов RaaS AltLayer.

Геродот

Тесно связанный с экосистемой Starkware/Starknet, Herodotus партнерит с проектами, такими как Snapshot. Они называют свою систему копроцессоров «Storage Proof», которая может быть объединена с ZK-доказательствами для обеспечения доступа к данным между разными уровнями Ethereum.

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 достоверность многоэтапных рабочих процессов, особенно тех, которые включают преобразование данных или другие операции.
3. ZK Proofs: Позволяют смарт-контрактам подтверждать допустимость доказательств без обработки всех базовых данных. Любые данные на цепочке в узле архива Ethereum могут быть доказаны с использованием системы доказательства хранения.

Как и другие сопроцессоры, система доказательства хранения создается вне цепи и проверяется в цепи, минимизируя расход 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 сервисов обработки данных on-chain, включая ZK-сопроцессоры. Celer Network, протокол интероперабельности, основанный Мо Донгом и Цинкай Лян, собрал $4 миллиона в рамках IEO (Initial Exchange Offering) в 2019 году.

Celer Network развернулКонтракт Brevison-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 dapps к историческим данным on-chain с легкостью. SDK абстрагирует сложные схемы, устраняя необходимость у разработчиков иметь предварительные знания о ZK proofs. SDK Brevis построен на фреймворке gnark, разработанном командой Consensys Linea. Кроме того, Brevis поддерживает ZK light-клиент Ethereum, позволяя ему работать с on-chain данными из любого совместимого с Ethereum EVM блокчейна.

Источник: Документация Brevis

Celer Network в настоящее время разрабатываетcoChainблокчейн, ориентированный на экосистему RaaS, использующий Brevis в качестве основы. coChain - это блокчейн, основанный на алгоритме консенсуса Proof-of-Stake (PoS) и способен предоставлять услуги стейкинга и снижения Ethereum. Снижение относится к процессу наказания валидаторов, нарушающих правила в экосистеме Ethereum PoS, включая штрафы и изменение состояния. Исторически уровень снижения в экосистеме стейкинга Ethereum был очень низким, сданные, указывающиечто только около 0.04% валидаторов были сокращены.

Уникальной особенностью coChain является привязка генерации результатов сопроцессора к наградам и наказаниям стекинга Ethereum. Вот процесс:

1. Смарт-контракт отправляет запрос копроцессора, и механизм консенсуса PoS генерирует результат копроцессора;
2. Результат, полученный с помощью 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 валидатора во время ставки, то соответствующая доля валидатора непосредственно урезается на Ethereum. Напротив, если сгенерированный PoS-результат остаётся без оспаривания, dapp может непосредственно использовать результат сопроцессора без затрат на ZK-доказательства. Такой «оптимистичный» подход к вызовам доказательств, аналогичный Optimism, позволяет снизить затраты.

В целом подход coChain объединяет инцентивы доверия/проверки копроцессоров с экосистемой стейкинга Ethereum. В будущем он будет интегрирован с EigenLayer для снижения стоимости доказательств ZK-копроцессоров.

Нексус

Nexus zkVM позволяет проверять любой результат вычислений on-chain. Его уникальной особенностью является возможность проверки ZK-доказательств на основе техники складывания. Основанный в 2022 году, Nexus является еще одним участником в сфере zkVM. Хотя подробности пока не были широко раскрыты, основатель Даниэль Марин (выпускник Стэнфордского университета с опытом работы в Google) опубликовалранние исследовательские статьичерез Клуб блокчейна Стэнфорда.

Технология ZK folding считается многообещающим разделом в решениях zkVM. Nexus zkVM поддерживает верификацию как доказательств складывания, так и схем накопления. Она нацелена на то, чтобы быть масштабируемой, модульной и открытым исходным кодом zkVM. Их технический стек включает механизмы агрегации доказательств крупномасштабной параллельной обработки на основе приращенных верифицируемых вычислений (IVC) и различные схемы складывания, такие как Nova, CycleFold, SuperNova и HyperNova. Они также разрабатывают сеть Nexus Network, крупномасштабную параллельную сеть добычи доказательств, построенную на Nexus zkVM.

Источник: Документация Nexus, Архитектура Nexus zkVM

Таблица сравнения технических подходов и конкурентных преимуществ в треке копроцессора

Как видите, различные проекты выбрали различные технические стеки на основе различных экосистем (Ethereum EVM, RaaS, кросс-цепи, Ethereum кросс-слой), различные методы доказательств (Rollup против ZK) или различные решения в рамках ZK-доказательств (zk-SNARK, складывающиеся доказательства, схемы накопления и т. д.). У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны в отношении конкурентных преимуществ и, в конечном итоге, они представляют различные формы продуктов: интерактивные онлайн-контракты, SDK и сети, предназначенные для различных целей, такие как сети верификации стейкинга и сети масштабной верификации.

Источник: By Author

Конкретная операция сопроцессоров: случай аксиомы

Почему выбрать Аксиому?

Аксиома - это копроцессор ZK proof, созданный для Ethereum. Он позволяет смарт-контрактам получать доступ к историческим данным on-chain и обеспечивает доверительность внешних вычислений с помощью технологии ZK proof. Аксиома была основана Джонатаном Вангом и И Сун в 2022 году. 25 января 2024 года, Аксиомаобъявлено в Твиттеречто она привлекла $20 миллионов в рамках серии A, возглавляемой Paradigm и Standard Crypto. Это первый проект, предложивший концепцию «копроцессора», и также один из наиболее поддерживаемых венчурным капиталом проектов в данной сфере.

Источник: Официальный аккаунт Axiom X

История Axiom

В 2017 году Йи Сунь получил степень доктора философии по математике в Массачусетском технологическом институте, а также некоторое время работал в компании по высокочастотному трейдингу. Он начал углубляться в сферу криптовалют и понял, что ZK proof — это ключ к масштабируемости блокчейна. Однако в то время он считал, что технология ZK все еще находится на ранних стадиях, поэтому он решил продолжить наблюдение за космосом. Только в конце 2021 года технология ZK начала набирать обороты, а инфраструктура и инструменты разработки постепенно совершенствовались. Кроме того, Йи Сунь столкнулся с проблемами доступа к историческим данным в смарт-контрактах, которые он написал при создании протоколов DeFi. Все эти факторы привели к рождению Axiom.

Какую технологию ZK Proof использует Axiom?

Axiom в настоящее время использует систему доказательств SNARK на основе бэкендов Halo2 и KZG и инструментов доказательства ZK, таких как таблицы поиска (LUTs). В прошлом ZK-доказательства были сложными и трудными для проверки. Таблицы поиска - это набор предварительно вычисленных значений, которые позволяют доказывающему более эффективно доказать верификатору, что значение существует.

Как работает Axiom V2

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

Используя инструменты SDK, разработанные Axiom, разработчики могут писать цепи Axiom на TypeScript для выдачи запросов на данные и настройки вычислений. Axiom опережает конкурентов, потому что делает очень простым доступ к ончейн 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. Axiom выполняет запрошенное вычисление и генерирует доказательство ZK, подтверждающее 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 шифруется с помощью доказательства ZK 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 главной сети Ethereum. Поддержка для связанных функций в будущем не исключается.

Приложения Axiom V2

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

• Предоставление наград и программ лояльности на основе записей об активности пользователей в сети
• Внедрить ответственность на основе поведения пользователей в сети
• Установите оракулов, которые могут быть настроены в соответствии с потребностями идентификации, управления и урегулирования

Заключение

Лидером в сфере сопроцессоров в настоящее время является Axiom, у которого существует взаимосвязь с проектами легких узлов, такими как Succinct. Succinct пытается доказать сам консенсус Ethereum, в то время как Axiom доказывает любые данные истории цепочки на основе консенсуса, предполагая, что результат консенсуса принят.

Область ZK-доказательства быстро развивается благодаря инновационным изобретениям, таким как складывание доказательств, схемы накопления и большие таблицы поиска. Этот рост привлек внимание к проектам, таким как Nexus, которые поддерживают последние достижения в области технологии ZK-доказательства. В то время как ZK-доказательства становятся основными, другие проекты, такие как Lagrange, также привлекают внимание, предоставляя доказательства для Rollup через параллельных доказателей, тем самым заполняя рыночный пробел.

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