Apa itu koprosesor?

Mo Dong, salah satu pendiri Celer Network dan Brevis, percaya bahwa, dalam istilah sederhana, sebuah coprocessor adalah alat yang "memberikan kontrak pintar kemampuan Dune Analytics."

Secara sederhana, kontrak pintar umum saat ini tidak dapat mengakses data historis. Misalnya, saat bekerja pada Protokol Manajemen Likuiditas, saya memerlukan data harga historis untuk menghitung seberapa sering dan dengan biaya berapa penyedia likuiditas melebihi rentang harga dalam AMM. Kami harus bergantung pada layanan indeks yang di-host oleh rantai seperti The Graph's.API GraphQL, karena tugas agregasi, pencarian, dan penyaringan tidak dapat dilakukan melalui interaksi kontrak saja. Memang, bahkan mengindeks data transaksi blockchain standar saja merupakan hal yang menantang, apalagi membaca data yang lebih kompleks daripada informasi dasar.

Mengenai protokol manajemen likuiditas, mengevaluasi kinerja historis dari kolam uji atau kolam pengguna yang ada masih memerlukan penggunaan API layanan indeks yang di-host oleh rantai. Data ini kemudian dihitung secara manual di Excel. Apakah ada layanan yang mampu menyederhanakan proses ini, menyediakan kontrak pintar dapp dengan kemampuan untuk menggabungkan, memfilter, dan menganalisis data ini secara langsung? Coprocessors dirancang untuk memecahkan masalah ini.

Mengapa itu disebut sebagai koprosesor?

Dalam sistem komputer awal, prosesor CPU seringkali hanya dapat melakukan operasi dasar. Itu perlu dipasangkan dengan "koprosesor" khusus untuk melakukan jenis tugas komputasi tertentu, seperti operasi floating-point, untuk meningkatkan kinerja.

Sekarang, kita bisa menganggap Ethereum sebagai superkomputer raksasa. Kontrak pintar di seluruh dunia hanya dapat mengakses data on-chain dari blok saat ini, bukan data historis termasuk catatan transaksi dan perubahan saldo akun. Hal ini terjadi karena desain Ethereum tidak menyediakan cara bagi kontrak pintar untuk mengakses data historis ini.

Mengakses data historis untuk memastikan keandalannya memerlukan metode kriptografis yang mengaitkan catatan historis dengan blok saat ini. Namun, menghitung dan memverifikasi bukti ini langsung dalam kontrak pintar dapat memakan waktu dan mahal. Sebagai alternatif, pertanyaan melalui node penyimpanan dapat dilakukan, tetapi kontrak pintar tidak dapat berinteraksi langsung dengan mereka, dan ada masalah kepercayaan. Jadi, bagaimana kita dapat menyelesaikan masalah kepercayaan ini dan mengaktifkan komputasi yang dapat diverifikasi? Dengan kata lain, bagaimana kita dapat memungkinkan pihak ketiga untuk memverifikasi langsung hasil komputasi untuk kebenaran, tanpa perlu mengeksekusi ulang komputasi itu sendiri? Solusinya mungkin terletak pada koprosesor, yang mirip dengan sistem komputer awal. Mereka dapat memperluas kekuatan komputasi kontrak pintar di Ethereum, memberi mereka kemampuan baru untuk mengakses data historis dan melakukan perhitungan kompleks.

Bagaimana cara kerja koprocesor secara umum?

Secara umum, alur kerja utama dari suatu koprosesor yang memverifikasi data Ethereum adalah sebagai berikut:

1. Mengambil data historis dan melakukan perhitungan relevan dalam lingkungan off-chain melalui layanan;

2. Layanan akan menghasilkan semacam bukti untuk membuktikan bahwa operasinya dapat dipercaya;

3. Dapp pengembang akan berinteraksi dengan kontrak koprosesor yang diterapkan pada Ethereum untuk memverifikasi bukti;

4. Setelah berinteraksi dengan kontrak koprosesor dan memverifikasi hasilnya, dapp dapat langsung mengakses data historis yang dibutuhkan tanpa kepercayaan.

Proyek di Ruang Coprosesor atau Komputasi Verifikasi Luas

Bagian ini terutama menganalisis tumpukan teknis kunci dan keunggulan kompetitif pemain utama di ruang koprocesor.

Aksiom

Sebagai pelopor di ruang koprocesor, Axiom sedang membangun infrastruktur data on-chain untuk menyederhanakan interaksi kontrak pintar dengan data on-chain. Axiom juga diakui sebagai pengenalkan konsep koprocesor. Kami akan lebih dalam membahas bagaimana koprocesor mereka bekerja nanti dalam artikel ini menggunakan Axiom sebagai contoh.

Lagrange

Lagrange berfokus pada bukti keadaan lintas-rantai dan teknik pemrosesan paralel. Bukti mereka dapat mencapai verifikasi lintas-rantai tanpa bergantung pada protokol pesan lintas-rantai seperti zkBridge atau IBC. Pembuktian Paralel Lagrange sangat cocok untuk produk yang melibatkan re-staking, memperkuat posisi mereka dalam ekosistem RaaS (Rollup as a Service).

Berbeda dengan bukti berurutan, bukti paralel dapat mendistribusikan beban kerjanya di ribuan utas secara bersamaan. Selain itu, meletakkan kembali di EigenLayer dapat mengamankannya. Dengan kata lain, pendekatan komputasi paralel dan pembuktian paralel ini memungkinkan skalabilitas horizontal yang lebih baik.

Salah satu contoh penggunaan dunia nyata adalah aplikasi Lagrange pada AltLayer. AltLayer menawarkan layanan verifikasi aktif untuk Restaked Rollup, membantu pengembang mengimplementasikan urutan terdesentralisasi dan memverifikasi kebenaran keadaan Rollup dengan efisien. Pada Maret 2024, Lagrange bermitra dengan AltLayer untuk memanfaatkan prover paralel untuk pengolahan bersama Rollup. Hal ini memastikan data on-chain yang dapat diverifikasi dan tanpa kepercayaan serta hasil komputasi untuk pelanggan RaaS AltLayer.

Herodotus

Erat terkait dengan ekosistem Starkware/Starknet, Herodotus bermitra dengan proyek-proyek seperti Snapshot. Mereka menyebut sistem koprocesor mereka sebagai "Storage Proof," yang dapat dikombinasikan dengan bukti ZK untuk memungkinkan akses data lintas lapisan antara lapisan Ethereum yang berbeda.

Sumber: Situs Herodotus

Sistem bukti penyimpanan terdiri dari tiga komponen:

1. Bukti Inklusi: Konfirmasi data benar-benar ada dalam struktur data Ethereum.
2. Bukti Komputasi: Verifikasi kevalidan alur kerja multi-langkah, terutama yang melibatkan konversi data atau operasi lainnya.
3. Bukti ZK: Memungkinkan kontrak pintar untuk mengonfirmasi keabsahan bukti tanpa memproses semua data yang mendasarinya. Semua data on-chain dalam node arsip Ethereum dapat dibuktikan menggunakan sistem bukti penyimpanan.

Seperti coprocessor lainnya, sistem bukti penyimpanan dihasilkan di luar rantai dan diverifikasi di rantai, meminimalkan konsumsi sumber daya di rantai. Ini juga mengurangi data yang ditransfer antara lapisan Ethereum dengan hanya mengirimkan hash blok atau akar akumulator untuk verifikasi.

Brevis

Dikembangkan oleh Celer Network, Brevis adalah infrastruktur untuk membangun berbagai layanan data on-chain, termasuk coprocessors ZK. Celer Network, sebuah protokol interoperabilitas yang didirikan oleh Mo Dong dan Qingkai Liang, mengumpulkan $4 juta dalam IEO (Penawaran Pertukaran Awal) pada tahun 2019.

Celer Network telah mendeploy sebuahKontrak Brevison-chain. Kontrak ini memverifikasi bukti dari permintaan koprocesor dan meneruskan hasilnya kembali ke kontrak dapp melalui fungsi panggilan balik. Pengembang dapat memanfaatkan SDK Brevis untuk memungkinkan dapps mengakses data historis on-chain dengan mudah. SDK ini mengabstraksi sirkuit kompleks, menghilangkan kebutuhan bagi pengembang untuk memiliki pengetahuan sebelumnya tentang bukti ZK. SDK Brevis dibangun di atas kerangka gnark yang dikembangkan oleh tim Consensys Linea. Selain itu, Brevis mendukung klien ringan ZK Ethereum, memungkinkannya untuk bekerja dengan data on-chain dari blockchain yang kompatibel dengan EVM Ethereum apa pun.

Sumber: Dokumentasi Brevis

Celer Network saat ini sedang mengembangkancoChain, blockchain yang berfokus pada ekosistem RaaS, menggunakan Brevis sebagai landasan. coChain adalah blockchain berdasarkan algoritma konsensus Proof-of-Stake (PoS) dan dapat menyediakan layanan staking dan slashing Ethereum. Slashing merujuk pada proses memperkarakan validator yang melanggar aturan dalam ekosistem Ethereum PoS, termasuk denda dan perubahan status. Secara historis, tingkat pemotongan dalam ekosistem staking Ethereum sangat rendah, dengandata yang menunjukkanbahwa hanya sekitar 0,04% validator telah dipotong.

Fitur unik coChain adalah mengaitkan generasi hasil koprosesor dengan imbalan dan hukuman dari Ethereum staking. Berikut adalah prosesnya:

1. Kontrak pintar mengirimkan permintaan koprosesor, dan mekanisme konsensus PoS menghasilkan hasil koprosesor;
2. Hasil yang dihasilkan oleh PoS dikirimkan ke blockchain sebagai “proposal” yang dapat “dipertanyakan” oleh bukti pengetahuan nol (ZK);
3. Jika tantangan bukti ZK berhasil, menunjukkan kesalahan validator selama staking, taruhan validator yang sesuai langsung dipotong di Ethereum. Sebaliknya, jika hasil yang dihasilkan oleh PoS tetap tidak dipertanyakan, dapp dapat langsung menggunakan hasil koprotesor tanpa menimbulkan biaya bukti ZK. Pendekatan “optimis” terhadap tantangan bukti, mirip dengan Optimism, membuat biaya lebih rendah.

Secara keseluruhan, pendekatan coChain menggabungkan insentif kepercayaan/verifikasi coprocessors dengan ekosistem staking Ethereum. Di masa depan, itu akan terintegrasi dengan EigenLayer untuk mengurangi biaya bukti dari ZK coprocessors.

Nexus

Nexus zkVM memungkinkan verifikasi hasil komputasi apa pun yang ada di rantai. Fitur uniknya adalah kemampuan untuk memverifikasi bukti ZK berdasarkan teknik lipatan. Didirikan pada tahun 2022, Nexus adalah pemain lain di ruang zkVM. Meskipun detailnya belum banyak diungkap, pendiri, Daniel Marin (lulusan Stanford dengan pengalaman sebelumnya di Google), menerbitkankertas penelitian awalmelalui Klub Blockchain Stanford.

Teknologi lipat ZK dianggap sebagai cabang yang menjanjikan dalam solusi zkVM. Nexus zkVM mendukung verifikasi bukti lipat dan skema akumulasi. Tujuannya adalah menjadi zkVM yang dapat diskalakan, modular, dan open-source. Tumpukan teknis mereka mencakup mekanisme agregasi bukti yang diparalelkan dalam skala besar berdasarkan Perhitungan Verifiable Incremental (IVC) dan berbagai skema lipatan seperti Nova, CycleFold, SuperNova, dan HyperNova. Mereka juga sedang mengembangkan Jaringan Nexus, jaringan penambangan bukti yang diparalelkan dalam skala besar yang dibangun di atas Nexus zkVM.

Sumber: Dokumentasi Nexus, Arsitektur Nexus zkVM

Tabel Perbandingan Pendekatan Teknis dan Keunggulan Kompetitif di Trek Coprocessor

Seperti yang bisa Anda lihat, berbagai proyek telah memilih tumpukan teknis yang berbeda berdasarkan ekosistem yang berbeda (Ethereum EVM, RaaS, lintas-rantai, Ethereum lintas-lapisan), metode bukti yang berbeda (Rollup vs ZK), atau solusi yang berbeda dalam bukti ZK (zk-SNARK, bukti lipatan, skema akumulasi, dll.). Masing-masing memiliki kelebihan dan kelemahan mereka dalam hal keunggulan kompetitif dan pada akhirnya menampilkan bentuk produk yang berbeda: kontrak interaktif on-chain, SDK, dan jaringan yang dirancang untuk berbagai tujuan, seperti jaringan verifikasi staking dan jaringan verifikasi dalam skala besar.

Sumber: Oleh Penulis

Operasi Khusus dari Coprocessors: Kasus Axiom

Mengapa Memilih Axiom?

Axiom adalah koprocesor bukti ZK yang dibangun untuk Ethereum. Ini memungkinkan kontrak pintar untuk mengakses data on-chain historis dan memastikan ketidakpercayaan komputasi off-chain melalui teknologi bukti ZK. Axiom didirikan oleh Jonathan Wang dan Yi Sun pada tahun 2022. Pada 25 Januari 2024, Axiomdiumumkan di Twitterbahwa telah mengumpulkan $20 juta dalam pendanaan Seri A yang dipimpin oleh Paradigm dan Standard Crypto. Ini adalah proyek pertama yang mengusulkan konsep “coprocessor” dan juga salah satu proyek yang paling didukung modal ventura di ruang tersebut.

Sumber: Akun Resmi Axiom X

Sejarah Axiom

Pada tahun 2017, Yi Sun menerima gelar PhD dalam matematika dari MIT dan juga bekerja untuk perusahaan perdagangan frekuensi tinggi untuk jangka waktu tertentu. Dia mulai menggali bidang kriptokurensi dan menyadari bahwa bukti ZK adalah kunci untuk skalabilitas blockchain. Namun, pada saat itu, dia percaya bahwa teknologi ZK masih dalam tahap awal, sehingga dia memilih untuk terus mengamati ruang tersebut. Barulah pada akhir tahun 2021 teknologi ZK mulai berkembang pesat, dengan infrastruktur dan alat pengembangan yang secara bertahap semakin matang. Selain itu, Yi Sun menghadapi masalah dalam mengakses data historis dalam kontrak pintar yang dia tulis saat membangun protokol DeFi. Semua faktor ini mengarah pada lahirnya Axiom.

Teknologi Bukti ZK Apa yang Digunakan oleh Axiom?

Aksiom saat ini menggunakan sistem bukti SNARK berdasarkan backend Halo2 dan KZG dan alat bukti ZK seperti tabel pencarian (LUT). Di masa lalu, bukti ZK kompleks dan sulit diaudit. Tabel pencarian adalah kumpulan nilai yang telah dihitung sebelumnya yang memungkinkan si pemberi bukti untuk membuktikan dengan lebih efisien kepada verifier bahwa nilai tersebut ada.

Bagaimana Axiom V2 Bekerja

Pada Januari 2024, Axiom V2 diluncurkan di Ethereum mainnet, mendukung akses ke transaksi, kwitansi, penyimpanan kontrak, header blok, dan data lain dari kontrak pintar. Ini berarti sekarang mendukung akses ke semua data historis di Ethereum mainnet.

Dengan menggunakan alat SDK yang dikembangkan oleh Axiom, pengembang dapat menulis sirkuit Axiom dalam Typescript untuk mengeluarkan permintaan data dan menyesuaikan komputasi. Axiom lebih unggul karena membuat kontrak pintar sangat mudah untuk mengakses data on-chain:

1. Pengembang menggunakan SDK Tipe Axiom untuk menulis sirkuit Axiom dan mengeluarkan permintaan komputasi verifikasi ZK untuk data historis Ethereum;

2. Axiom melakukan perhitungan yang diminta dan menghasilkan bukti ZK, membuktikan kebenaran data dan hasil perhitungan;

3. Pengembang mengimplementasikan fungsi panggilan balik dalam kontrak pintar untuk memverifikasi dan menjalankan data yang dikirim dari Axiom dengan hasil bukti ZK;

4. Axiom melakukan kueri dengan mengirimkan transaksi on-chain, dan hasil yang dikembalikan dienkripsi oleh bukti ZK untuk memastikan keasliannya.

Namun, berbeda dengan Herodotus, Axiom saat ini tidak mendukung kueri data historis dari jaringan Ethereum EVM lainnya atau jaringan L2 dan hanya fokus pada Ethereum mainnet. Dukungan di masa depan untuk fitur terkait tidak dikecualikan.

Aplikasi dari Axiom V2

Pada lapisan aplikasi, Axiom dapat membantu dapps dalam mengimplementasikan fungsi-fungsi berikut:

• Memberikan rewards dan program loyalitas berdasarkan catatan aktivitas on-chain pengguna
• Melaksanakan akuntabilitas berdasarkan perilaku pengguna on-chain
• Mendirikan orakel yang dapat disesuaikan sesuai dengan kebutuhan identitas, tata kelola, dan penyelesaian

Kesimpulan

Pemimpin saat ini di ruang koprocesor, Axiom, memiliki hubungan yang saling melengkapi dengan proyek light node seperti Succinct. Succinct berusaha membuktikan konsensus Ethereum itu sendiri, sedangkan Axiom membuktikan data historis on-chain berdasarkan konsensus, dengan asumsi hasil konsensus diterima.

Bidang bukti ZK sedang berkembang pesat dengan penemuan inovatif seperti bukti lipat, skema akumulasi, dan tabel pencarian besar. Pertumbuhan ini telah menarik perhatian pada proyek-proyek seperti Nexus, yang mendukung kemajuan terbaru dalam teknologi bukti ZK. Sementara bukti ZK menjadi mainstream, proyek-proyek lain seperti Lagrange juga mulai mendapat perhatian karena menyediakan bukti untuk Rollup melalui pembuktian paralel, sehingga mengisi celah pasar.

Kemajuan teknologi yang sedang berlangsung telah meningkatkan kinerja berbagai bukti pengetahuan, mengecilkan ukuran dan biaya verifikasinya. Dan hal ini memperluas penggunaan potensial mereka. Dalam konteks ini, fleksibilitas yang diberikan oleh modularisasi semakin diakui, terutama dalam ruang koprocesor.