Trong bối cảnh công nghệ blockchain ngày càng phát triển, nhu cầu về tính bảo mật và quyền riêng tư trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Một trong những công nghệ nổi bật đáp ứng yêu cầu này là zkVM (Zero-Knowledge Virtual Machine). Vậy zkVM là gì? Hãy cùng Coin68 tìm hiểu về máy ảo dành riêng cho mô hình Zero-Knowledge qua bài viết dưới đây nhé.
zkVM là gì? Tìm hiểu máy ảo dành riêng cho mô hình Zero-Knowledge
zkVM là gì?
zkVM (Zero-Knowledge Virtual Machine) là một máy ảo sử dụng công nghệ Zero-Knowledge Proof (ZKP) để thực hiện các tính toán mà không tiết lộ dữ liệu liên quan. Điều này có nghĩa là zkVM cho phép người dùng chứng minh rằng một phép tính đã được thực hiện chính xác mà không cần công khai chi tiết về dữ liệu đầu vào hoặc quá trình tính toán.
Cụ thể hơn, các ZKP sẽ giúp đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư, trong khi máy ảo (VM) cung cấp một môi trường an toàn để thực thi các hợp đồng thông minh. Nhờ zkVM, các hệ thống phi tập trung có thể xử lý nhiều giao dịch một cách hiệu quả, tăng khả năng mở rộng và giảm tải cho blockchain bằng cách chỉ cần xác minh một bằng chứng nhỏ gọn thay vì toàn bộ tính toán. Với khả năng bảo mật cao và tối ưu hóa hiệu suất, zkVM mang lại tiềm năng to lớn cho các ứng dụng trong tài chính phi tập trung (DeFi) và nhiều lĩnh vực khác.
Ưu điểm của zkVM
- Thực thi riêng tư: zkVM đảm bảo thực thi chương trình mà không tiết lộ dữ liệu đầu vào hoặc logic tính toán nhờ ZKP, đảm bảo tính riêng tư tuyệt đối.
- Khả năng mở rộng: zkVM giải quyết bài toán về khả năng mở rộng bằng cách cho phép xử lý một lượng lớn giao dịch off-chain. Sau đó, chỉ cần một bằng chứng duy nhất (proof) được gửi lên on-chain để xác minh, giảm tải đáng kể cho mạng lưới blockchain.
- Hiệu quả: zkVM sử dụng các bằng chứng ZKP có kích thước nhỏ gọn và có thể được xác minh nhanh chóng. zk-SNARK Proof là một loại ZKP được sử dụng phổ biến trong zkVM, cho phép xác minh nhanh chóng và hiệu quả, góp phần tối ưu hóa hệ thống.
- Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ: Một số zkVM như Risc Zero và Sp1 cho phép các nhà phát triển viết chương trình bằng các ngôn ngữ lập trình phổ biến như Rust, giúp việc tiếp cận và phát triển ứng dụng trên zkVM trở nên dễ dàng hơn.
- Tối ưu hóa và linh hoạt: zkVM có thể tùy chỉnh để phù hợp với hiệu suất, chi phí và bảo mật.
Cách hoạt động của zkVM
Cách hoạt động của zkVM
- Compiler Stage: Trong giai đoạn này, nhà phát triển viết chương trình bằng các ngôn ngữ lập trình phổ biến như C, C++, Rust hoặc Solidity. Chương trình này sau đó được biên dịch thành mã máy, mà zkVM có thể hiểu và thực hiện. Kiến trúc của mã máy (gọi là ISA) sẽ quyết định cách mà zkVM xử lý các lệnh, ảnh hưởng đến hiệu suất và tốc độ chứng minh của nó.
- VM Stage: Khi chương trình đã được biên dịch, zkVM sẽ thực hiện mã máy đó và ghi lại mọi bước thực hiện của chương trình. Dữ liệu này được gọi là dấu vết thực thi (execution trace), mô tả quá trình thực hiện dưới dạng các đa thức, tuân theo các quy tắc toán học đã được xác định trước.
- Prover Stage: Prover sẽ nhận dấu vết thực thi và chuyển đổi nó thành các đa thức, theo các quy tắc toán học. Những đa thức này sẽ được cam kết thông qua một phương pháp gọi là Sơ đồ Cam kết Đa thức (Polynomial Commitment Scheme - PCS). Điều này cho phép Prover tạo ra một "dấu vân tay" để mã hóa cho dữ liệu mà không tiết lộ thông tin thực tế. Sau đó, họ sử dụng một phương pháp gọi là Bằng chứng Oracle Tương tác Đa thức (Polynomial Interactive Oracle Proof - PIOP) để tương tác với Verifier và chứng minh rằng các đa thức đó là chính xác.
- Fiat-Shamir Heuristic: Prover tiếp tục quá trình chứng minh mà không cần tương tác liên tục với Verifier, nhờ vào phương pháp Fiat-Shamir. Phương pháp này biến các tương tác cần thiết thành một bằng chứng duy nhất mà không cần phải trao đổi thêm thông tin, giữ cho quy trình an toàn và bảo mật.
- Verifier Stage: Cuối cùng, Verifier nhận bằng chứng từ người chứng minh và tiến hành kiểm tra theo các quy tắc đã được đặt ra. Nếu mọi điều kiện và cam kết đều được thỏa mãn, thì bằng chứng sẽ được chấp nhận, chứng minh rằng chương trình đã được thực thi đúng mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nhạy cảm nào.
Sự khác biệt giữa zkVM và zkEVM
Bảng so sánh zkVM và zkEVM
Qua bảng so sánh trên, có thể thấy sự khác biệt chính giữa zkVM và zkEVM nằm ở phạm vi ứng dụng và mục tiêu thiết kế. zkVM là một máy ảo tổng quát, được tạo ra để thực thi các chương trình trên nhiều blockchain khác nhau, không giới hạn ở bất kỳ nền tảng cụ thể nào. Nó cung cấp một giải pháp đa năng cho việc xử lý tính toán một cách bảo mật và có thể kiểm chứng, đồng thời hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình. Điều này giúp zkVM linh hoạt hơn trong việc tối ưu hóa cho các yêu cầu khác nhau, từ hiệu suất đến quyền riêng tư.
Ngược lại, zkEVM là một loại zkVM chuyên biệt, được thiết kế riêng cho blockchain Ethereum. Mục tiêu của zkEVM là tăng cường khả năng mở rộng của Ethereum mà vẫn duy trì khả năng tương thích với Ethereum Virtual Machine (EVM). Điều này cho phép các nhà phát triển Ethereum tận dụng zkEVM để mở rộng mạng lưới mà không cần thay đổi mã nguồn hiện tại. Tuy nhiên, sự tập trung vào tính tương thích với Ethereum cũng có thể hạn chế khả năng tối ưu hóa hiệu suất của zkEVM so với zkVM.
Góc nhìn về zkVM của Vitalik
Theo Vitalik Buterin, zkVM đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả tính toán mà vẫn giữ được tính quen thuộc với lập trình viên. Bằng cách cho phép tính toán cục bộ và tối ưu hóa việc sử dụng phần cứng của người dùng, zkVM có tiềm năng hỗ trợ các tác vụ nhạy cảm như ZKP và sử dụng AI một cách nhanh chóng và bảo mật.
Glue and coprocessor architectures:https://t.co/7CwdzKR0ix
— vitalik.eth (@VitalikButerin) September 2, 2024
Vitalik mô tả xu hướng mới trong kiến trúc máy tính, gọi là mô hình "glue and coprocessor". Trong đó, zkVM đóng vai trò như "glue", chịu trách nhiệm về tính linh hoạt và dễ sử dụng, trong khi các "coprocessor" sẽ đảm nhận các tác vụ tính toán phức tạp hơn, tối ưu hóa hiệu suất. Điều này giúp zkVM phát huy được sức mạnh của sự chuyên biệt hóa mà không làm mất đi sự thân thiện với nhà phát triển.
Mô hình "glue and coprocessor"
Nhìn chung, Vitalik tin rằng xu hướng sử dụng zkVM và Coprocessor này sẽ thúc đẩy khả năng tính toán mà không hy sinh các giá trị quan trọng như bảo mật và tính thân thiện với lập trình viên, tạo ra môi trường tối ưu để phát triển các công nghệ mới.
Tổng hợp
Thông qua bài viết này chắc các bạn đã phần nào nắm được những thông tin liên quan đến zkVM. Coin68 chúc các bạn thành công và luôn bảo vệ an toàn cho tài khoản của mình trong thị trường crypto này.
Lưu ý: Thông tin trong bài viết không được xem là lời khuyên đầu tư, Coin68 không chịu trách nhiệm với bất kỳ quyết định nào của các bạn.
