Apa itu koprosesor?

Mo Dong, salah satu pendiri Celer Network dan Brevis, percaya bahwa, secara sederhana, coprocessor adalah alat yang "memberikan kemampuan kontrak pintar dari 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 kisaran harga dalam AMM. Kami harus bergantung pada layanan indeks yang di-host oleh rantai seperti The Graph’s GraphQL API, karena tugas-tugas agregasi, pencarian, dan penyaringan tidak dapat dilakukan melalui interaksi kontrak saja. Memang, bahkan indeksasi data transaksi blockchain standar pun menantang, apalagi membaca data yang lebih kompleks daripada informasi dasar.

Mengenai protokol manajemen likuiditas, mengevaluasi kinerja historis dari kolam uji yang ada atau kolam pengguna 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 tersebut.

Mengapa itu disebut sebagai koprosesor?

Pada sistem komputer awal, prosesor CPU seringkali hanya dapat melakukan operasi dasar. Ia perlu dipasangkan dengan “koprosesor” khusus untuk melakukan jenis tugas komputasi tertentu, seperti operasi titik mengambang, guna 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 karena desain Ethereum tidak menyediakan cara bagi kontrak pintar untuk mengakses data historis ini.

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

Bagaimana cara kerja coprocessor secara umum?

Secara umum, alur kerja utama dari sebuah 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 jenis bukti untuk membuktikan bahwa operasinya dapat dipercaya;

3. Dapp pengembang akan berinteraksi dengan kontrak coprocessor yang dikerahkan di Ethereum untuk memverifikasi bukti;

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

Proyek di Ruang Koprocesor atau Komputasi Verifiable Broad

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

Aksiom

Sebagai pelopor di ruang koprocesor, Axiom sedang membangun infrastruktur data on-chain untuk menyederhanakan interaksi kontrak pintar dengan data on-chain. Axiom juga dikreditkan atas pengenalan konsep koprocesor. Kita akan lebih mendalami bagaimana koprocesor mereka bekerja lebih dalam di 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 mengandalkan protokol pesan lintas-rantai seperti zkBridge atau IBC. Parallel Prover 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 melintasi ribuan utas secara bersamaan. Selain itu, restaking pada 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 pengurutan terdesentralisasi dan memverifikasi kebenaran keadaan Rollup dengan efisien. Pada Maret 2024, Lagrange bermitra dengan AltLayer untuk menggunakan pembuktian sejajar untuk co-processing Rollup. Hal ini memastikan data dan hasil komputasi yang dapat diverifikasi dan tanpa kepercayaan 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 digabungkan dengan bukti ZK untuk memungkinkan akses data lintas lapisan antara berbagai lapisan Ethereum.

Sumber: Situs Herodotus

Sistem bukti penyimpanan terdiri dari tiga komponen:

1. Bukti Inklusi: Konfirmasikan data secara sah ada dalam struktur data Ethereum.
2. Bukti Komputasi: Verifikasi keabsahan alur kerja multi-langkah, terutama yang melibatkan konversi data atau operasi lainnya.
3. Bukti ZK: Memungkinkan kontrak pintar untuk mengonfirmasi kevalidan bukti tanpa memproses semua data yang mendasarinya. Data on-chain di 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 diverifikasi.

Brevis

Dikembangkan oleh Jaringan Celer, Brevis adalah infrastruktur untuk membangun berbagai layanan data on-chain, termasuk koprocesor ZK. Jaringan Celer, 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 melakukan implementasiKontrak Brevison-chain. Kontrak ini memverifikasi bukti dari permintaan koprosesor dan meneruskan hasilnya kembali ke kontrak dapp melalui fungsi panggilan balik. Pengembang dapat memanfaatkan Brevis SDK untuk memungkinkan dapps mengakses data historis on-chain dengan mudah. SDK ini menyembunyikan sirkuit kompleks, menghilangkan kebutuhan bagi pengembang untuk memiliki pengetahuan sebelumnya tentang ZK proofs. 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 Ethereum EVM mana pun.

Sumber: Dokumentasi Brevis

Celer Network saat ini sedang mengembangkancoChain, blockchain yang berfokus pada ekosistem RaaS, menggunakan Brevis sebagai landasannya. coChain adalah blockchain berdasarkan algoritma konsensus Proof-of-Stake (PoS) dan dapat menyediakan layanan staking dan slashing Ethereum. Slashing mengacu pada proses mempidana validator yang melanggar aturan dalam ekosistem Ethereum PoS, termasuk denda dan perubahan status. Secara historis, tingkat slashing 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 disampaikan ke blockchain sebagai "proposal" yang dapat "dipertanyakan" oleh bukti pengetahuan nol (ZK);
3. Jika tantangan bukti ZK berhasil, menunjukkan pelanggaran validator selama penempatan, taruhan validator yang sesuai langsung dipotong di Ethereum. Sebaliknya, jika hasil yang dihasilkan PoS tetap tidak dipertanyakan, dapp dapat langsung memanfaatkan hasil koprocesor tanpa menimbulkan biaya bukti ZK. Pendekatan "optimis" ini terhadap tantangan bukti, mirip dengan Optimism, menjaga agar biaya tetap rendah.

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

Nexus

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

Teknologi lipat ZK dianggap sebagai cabang yang menjanjikan dalam solusi zkVM. Nexus zkVM mendukung verifikasi bukti lipat dan skema akumulasi. Ini bertujuan menjadi zkVM yang dapat diskalakan, modular, dan open-source. Tumpukan teknis mereka mencakup mekanisme agregasi bukti yang diparalelkan dalam skala besar berdasarkan Perhitungan Verifikasi Inkremental (IVC) dan berbagai skema lipat 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 Bersaing dalam Jalur Coprosesor

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 lipat, skema akumulasi, dll.). Masing-masing memiliki kelebihan dan kelemahan mereka terkait keunggulan kompetitif dan pada akhirnya menyajikan bentuk produk yang berbeda: kontrak interaktif on-chain, SDK, dan jaringan yang dirancang untuk berbagai tujuan, seperti jaringan verifikasi staking dan jaringan verifikasi berskala besar.

Sumber: Oleh Penulis

Operasi Khusus dari Coprocessors: Kasus Axiom

Mengapa Memilih Axiom?

Axiom adalah co-processor 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 perusahaan 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 banyak didukung modal ventura di ruang tersebut.

Sumber: Akun Resmi Axiom X

Sejarah Axiom

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

Teknologi Bukti ZK Apa yang Digunakan oleh Axiom?

Saat ini, Axiom menggunakan sistem bukti SNARK berbasis backend Halo2 dan KZG serta alat bukti ZK seperti tabel pencarian (LUTs). Di masa lalu, bukti ZK sangat kompleks dan sulit diaudit. Tabel pencarian adalah kumpulan nilai yang telah dihitung sebelumnya yang memungkinkan pemberi bukti membuktikan secara lebih efisien kepada verifikator bahwa nilai tersebut ada.

Bagaimana Axiom V2 Bekerja

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

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

1. Pengembang menggunakan Axiom Typescript SDK untuk menulis sirkuit Axiom dan mengajukan 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 mengeksekusi data yang dikirim dari Axiom dengan hasil bukti ZK;

4. Axiom mengajukan pertanyaan dengan mengirim transaksi on-chain, dan hasil yang dikembalikan dienkripsi oleh bukti ZK untuk memastikan kredibilitasnya.

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 penghargaan dan program loyalitas berdasarkan catatan aktivitas pengguna di rantai
• Menerapkan 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 untuk membuktikan konsensus Ethereum itu sendiri, sementara Axiom membuktikan data historis apa pun di rantai 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 diperhatikan karena menyediakan bukti untuk Rollup melalui pembuktian paralel, dengan demikian mengisi kesenjangan pasar.

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