a16z crypto đã công bố lộ trình cho Máy ảo Zero-Knowledge (zkVMs) và SNARKs, nhấn mạnh những trở ngại đáng kể về bảo mật và hiệu suất làm giảm kỳ vọng triển khai ngay lập tức cho công nghệ này.

Tóm tắt điều hành

a16z crypto đã công bố lộ trình phát triển nhiều năm cho Máy ảo Zero-Knowledge (zkVMs), cảnh báo về sự cường điệu hóa thị trường hiện tại bằng cách nhấn mạnh các rào cản đáng kể về bảo mật và hiệu suất, đồng thời điều chỉnh lại kỳ vọng triển khai rộng rãi của chúng. a16z crypto đã phát hành một phân tích chi tiết phác thảo lộ trình nhiều năm, theo từng giai đoạn để phát triển Máy ảo Zero-Knowledge (zkVMs) và SNARKs an toàn và hiệu quả. Báo cáo nêu bật những thách thức đáng kể hiện có về bảo mật và hiệu suất, trực tiếp giải quyết và bác bỏ sự cường điệu hóa phổ biến trong ngành xung quanh việc triển khai ngay lập tức của chúng. Phân tích này dự kiến sẽ thiết lập lại kỳ vọng của ngành về sự trưởng thành và thời gian triển khai của zkVM, chuyển trọng tâm sang nghiên cứu và kỹ thuật nền tảng hơn là sử dụng sản xuất nhanh chóng. Nó nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết về xác minh hình thức và cải thiện hiệu quả nội tại, điều này có thể ảnh hưởng đến lộ trình phát triển và chiến lược đầu tư trong lĩnh vực công nghệ Zero-Knowledge (ZK) trong tương lai. Cuối cùng, việc đạt được các giai đoạn được nêu ra này là rất quan trọng để mở khóa các lợi ích đáng kể về khả năng mở rộng và quyền riêng tư trên toàn hệ sinh thái Web3.

Chi tiết sự kiện

zkVMs hiện đang đối mặt với những phức tạp bảo mật khổng lồ, thường được mô tả là "đầy lỗi", và các vấn đề hiệu suất nghiêm trọng, với việc tạo bằng chứng chậm hơn hàng trăm nghìn lần so với thực thi gốc. Báo cáo từ a16z crypto khẳng định rằng việc triển khai thực tế ngay lập tức cho hầu hết các ứng dụng vẫn không thể thực hiện được. Tình trạng thực tế của zkVMs cho thấy cần nhiều năm nữa để đạt được các mục tiêu bảo mật và hiệu suất cơ bản.

Con đường phát triển cho zkVMs bao gồm hai thành phần chính: Bằng chứng Oracle tương tác đa thức (PIOP) và Sơ đồ cam kết đa thức (PCS). Phương pháp đáng tin cậy duy nhất để đảm bảo các hệ thống phức tạp này không có lỗi là thông qua xác minh hình thức. Các giai đoạn bảo mật được đề xuất là:

  • Giai đoạn 1: Giao thức đúng – Yêu cầu các bằng chứng về tính đúng đắn được xác minh hình thức cho PIOP, ràng buộc cho PCS, bảo mật cho đối số ngắn gọn (nếu sử dụng Fiat-Shamir), sự tương đương của hệ thống ràng buộc với ngữ nghĩa của VM, và một bằng chứng an toàn SNARK toàn diện, được xác minh hình thức để chạy bất kỳ chương trình nào được chỉ định bởi mã bytecode của VM. Các thuộc tính zero-knowledge cũng phải được xác minh hình thức.
  • Giai đoạn 2: Triển khai trình xác minh đúng – Tập trung vào một bằng chứng được xác minh hình thức rằng một triển khai thực tế của trình xác minh zkVM khớp với giao thức được xác minh ở Giai đoạn 1, đảm bảo tính đúng đắn.
  • Giai đoạn 3: Triển khai trình chứng minh đúng – Yêu cầu một bằng chứng được xác minh hình thức rằng trình chứng minh zkVM tạo ra các bằng chứng chính xác cho hệ thống được xác minh ở Giai đoạn 1 và 2, đảm bảo tính đầy đủ.

Về thời gian biểu, các thành tựu gia tăng cho Giai đoạn 1 dự kiến sẽ diễn ra trong năm tới, nhưng không có zkVM nào có thể đáp ứng đầy đủ Giai đoạn 1 trong ít nhất hai năm. Giai đoạn 2 và 3 có thể tiến triển song song, nhưng a16z crypto không dự đoán bất kỳ zkVM nào đạt Giai đoạn 3 trong vòng chưa đầy bốn năm, và có thể lâu hơn.

Tối ưu hóa hiệu suất cũng rất quan trọng. Chi phí hiện tại quá cao để áp dụng rộng rãi, với các mục tiêu được đặt ra để giảm tốc độ chậm lại xuống 10.000 lần hoặc ít hơn so với thực thi gốc. Pre-compiles được xác định là một giải pháp không đủ hiệu quả nếu thiếu xác minh hình thức và tổng hợp tự động. Cải thiện đáng kể việc sử dụng bộ nhớ cũng được yêu cầu, nhắm mục tiêu 200 MB cho các câu lệnh lớn để tạo điều kiện chứng minh phía máy khách trên thiết bị di động.

Ý nghĩa thị trường

Báo cáo của a16z crypto gợi ý việc điều chỉnh lại kỳ vọng thị trường đối với zkVMs, chuyển từ nhận thức về việc triển khai sắp xảy ra sang một chân trời phát triển thực tế hơn, dài hạn. Sự thay đổi này có thể định hướng đầu tư và nỗ lực nghiên cứu theo hướng cải thiện cơ bản về bảo mật và hiệu suất thay vì ứng dụng sớm. Mặc dù zkVMs hứa hẹn những tiến bộ đáng kể trong khả năng mở rộng blockchain và quyền riêng tư, đặc biệt đối với Layer-2s và các hệ thống như Ethereum, nhưng những hạn chế hiện tại của chúng có nghĩa là việc hiện thực hóa rộng rãi các lợi ích này còn nhiều năm nữa. Việc nhấn mạnh xác minh hình thức nhấn mạnh tiêu chuẩn cao về sự tin cậy trong cơ sở hạ tầng quan trọng như vậy, ảnh hưởng đến các dự án đã phải chịu chi phí tính toán đáng kể để tạo bằng chứng. Đối với hệ sinh thái Web3 rộng lớn hơn, điều này có nghĩa là việc tiếp tục tập trung vào các thực hành kỹ thuật và bảo mật mạnh mẽ sẽ là tối quan trọng, có khả năng làm chậm quá trình triển khai nhanh chóng của một số ứng dụng dựa vào zkVMs hiệu suất cao và an toàn. Tầm nhìn dài hạn vẫn mạnh mẽ, với zkVMs được xác định là chìa khóa để đạt được khả năng mở rộng gốc trên chuỗi và hỗ trợ các ứng dụng hợp đồng thông minh phức tạp, nhưng tương lai trước mắt đòi hỏi sự kiên nhẫn và nghiên cứu bền vững.

Bối cảnh rộng hơn

Động lực cho zkVMs bắt nguồn từ những thách thức về khả năng mở rộng dai dẳng mà các hệ thống blockchain phải đối mặt, điển hình là Bitcoin với ít hơn 10 giao dịch mỗi giây (TPS) và Ethereum phải vật lộn để vượt qua hàng chục TPS, hiệu suất kém xa so với hàng nghìn TPS của Web2. Hạn chế này xuất phát từ tam giác bất khả thi của blockchain vốn có về phi tập trung, bảo mật và khả năng mở rộng. Nhiều giải pháp khác nhau, từ Rollups đến blockchain mô-đun, đã xuất hiện, với Rollups giúp tăng đáng kể TPS cho Ethereum bằng cách giảm tải thực thi.

Tuy nhiên, ngay cả Rollups cũng chưa giải quyết hoàn toàn nút thắt "hiệu suất chuỗi đơn" cơ bản, đặc biệt ở cấp độ thực thi, nơi quá trình xử lý trên chuỗi vẫn chủ yếu là tuần tự. Điều này đã đưa tính toán song song trên chuỗi trở thành tâm điểm, nhằm mục đích chuyển đổi blockchain từ một mô hình thực thi tuần tự sang một hệ thống đồng thời cao, có khả năng đạt được thông lượng cải thiện hàng trăm lần trong khi vẫn duy trì tính nguyên tử chuỗi đơn và mô hình tin cậy.

Các dự báo, chẳng hạn như của Equilibrium Research, dự đoán sự gia tăng đáng kể các giải pháp mở rộng Ethereum (L2/L3), vượt quá 2.000, với các giải pháp mở rộng dựa trên ZK sẽ nhiều hơn các giải pháp Optimistic vào năm 2025. Cũng có dự đoán rằng mỗi khối Ethereum sẽ được ZK-proven vào năm 2025, với zkVMs đa năng nhằm giảm thời gian chứng minh xuống 30 giây. Mặc dù báo cáo của a16z crypto đưa ra một mốc thời gian bảo thủ hơn cho sự trưởng thành của zkVMs, nhưng nó củng cố vai trò quan trọng của chúng trong tương lai của khả năng mở rộng Web3 và quyền riêng tư, nhấn mạnh rằng mặc dù con đường kỹ thuật đầy thách thức, tiềm năng dài hạn cho một internet phi tập trung an toàn và hiệu quả vẫn rất đáng kể.