ZK Coprocessors（ZK 协处理器）：进一步打开可验证计算市场

互联网阅读 1506 2023-06-08 18:15:00

可验证计算（Verifiable Computing）市场的未来将是怎样的？

广义上的可验证计算，指可以将计算任务外包给第三方算力提供者；(不受信任的) 第三方算力提供者需要在完成计算任务的同时，提交一份关于计算结果的正确性证明。

目前的计算基于资源限制，硬件门槛及成本较高，都在催生外包可验证计算的增长需求。很多情况下，一些智能合约必须依赖于正确计算并执行的假设，否则会导致生成结论不准确等严重后果。因此，ZK 在可验证计算中充当了非常重要的位置，也进一步打开对外包可验证计算的市场期望。

在理想的零知识证明算法下，区块链可以不用保存原始的交易数据，而是保存协议生成的零知识证明，矿工节点只需验证零知识证明，而无需验证原始交易数据。这些均得益于以 zk-SNARKs为代表的零知识证明技术的进展。

同时，基于 zkVM，通过放弃采用“EVM”，在选择放弃少部分以太坊兼容性的方式下，增加了相较 EVM 而言更广泛的通用性，以促进可验证计算的广泛发展。

以太坊的 ZK 协处理器（ZK Coprocessors，也译作 ZK 辅助处理器）正在带来新的思路，通过 ZKPs 将以太坊历史数据引入智能合约，这种架构可以带来一些新的用例。

对 ZK 协处理器 Axiom 进行观察，其思路在于：证明 ZK 中计算的有效性，使得计算结果可在链上使用。zkCoprocessor 的结构或许可以视为：

zkVM x Storage Proof

Axiom 将通过以下模块运行：

读取（Read）：

Axiom 使用 ZK 证明对以太坊历史区块中的区块头、状态、交易和收据进行trustlessly 的读取。所有以太坊链上数据都是以这些形式进行编码的，因此，Axiom 可访问任何归档节点（Archive Node）中可访问的信息。

计算（Compute）：

数据被摄取后，Axiom 就会在上面应用经过验证的计算原语(primitives，一段用机器指令编写的完成特定功能的程序,在执行过程中不允许中断)。

这包括从基本分析（总和、计数、最大、最小）到密码学（签名验证、密钥聚合）和机器学习（决策树、线性回归、神经网络推理）中的各种操作。每一块计算的有效性均通过 ZK 证明得到验证。

验证（Verify）：

Axiom 在每个查询结果中都有一个 ZK 有效性证明，即 (1)输入数据是正确地从链中获取的 (2)计算是正确地应用的。这个 ZK 证明在 Axiom 智能合约中进行链上验证，最终结果可 trustlessly 地供任何下游智能合约使用。

这可视为一个供其他平台使用的”Storage Proof “：Axiom 提供 API 端来生成 ZKp，以访问某一地址的账户存储中的插槽（ storage slot ），当 Axiom 对某区块地址的存储插槽的值进行链上验证后，其他合约可以 trustlessly 地访问并使用以太坊历史数据。

该概念下的其他项目还有：

Bonsai ：

Bonsai 是一个基于 StarkWare 开发的证明网络，通过 zkVM 将可验证计算带至其他链上。允许任何链、任何协议和任何应用程序利用 ZK 证明来实现扩展、隐私等，旨在成为通⽤的 ZK 计算加速器。

RiscZero：

RiscZero 是 Bonsai 网络上的第一个产品，基于 STARK 的 ZKVM，旨在成为一个通用的 ZK 计算层，RiscZero 建立了一个 RISC-VISA zkVM（ RISC-V 模拟器允许程序员用 Rust、C/C++和 Go 等语言为 zkVM 编写程序，目前仅支持 Rust），能够证明出处和正确执行，并被验证。