zkVM是什么？热门zkVM项目盘点与解析

zkVM是什么？

随着智能合约复杂性不断增加，去中心化应用变得越来越先进，但区块链空间日渐稀缺，运行链上代码的成本也在上升。zkVM的出现恰好能够解决这些问题。它是什么？很多人可能还不清楚它的具体定义。

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根据现实资料来看，zkVM是一种通过零知识证明来保证安全可验证可信特性的虚拟机。简单来说，用户输入旧状态和程序后，系统就能返回新的状态。

zkVM的核心定义与特性

• 基于零知识证明的通用计算平台
• 能够执行各种计算任务，包括智能合约和数据处理
• 核心功能是生成零知识证明，验证计算正确性
• 通过SNARKs技术实现链下验证

zkVM的设计实现了易用性、通用性、简洁性和递归性。开发者无需掌握零知识开发，可以实现图灵完备、不用重复生成整个虚拟机的电路，对虚拟机的验证可以通过虚拟机来进行。

zkVM的工作原理和验证流程

zkVM能够为所有应用赋予零知识证明的超能力。验证者无需在区块链上重新执行整个计算过程，避免付出昂贵的计算成本。

zkVM的技术特点

zkVM的设计不仅限于加密货币交易，它的通用性使其可以在多种应用场景中部署，例如：

• 医疗数据处理
• 供应链管理
• 秘密投票系统

zkVM的主要应用领域

这些应用都需要在确保数据安全性的同时，验证处理逻辑的正确性。zkVM为此提供了一个完整的解决方案。

zkVM的设计注重于提供通用的计算验证平台，适用于各种应用场景，并支持多种编程语言，包括Rust、C/C++和Go。

zkVM项目有哪些？

当前zkVM项目主要有Jolt、RISC Zero、Succinct等。尽管面临zk技术的挑战，市场上仍然有一些项目在开发zkVM解决方案上展现出了技术实力。

1、Jolt

Jolt是一种新型的zkVM，主要特点是运行速度快，而且对开发者来说更易于扩展和进行代码审计。

Jolt的技术创新

• 利用Lasso查找参数和基于sumcheck的技术
• 简化新虚拟机指令的实施
• 提高系统的整体速度

Jolt的设计强调易用性和效率，它的代码库非常精简。Jolt中的每条CPU指令只需50行Rust代码即可实现。

Jolt的性能表现

此外，Jolt的性能也非常出色。在初步基准测试中，执行零知识证明的速度比RISC Zero快5倍以上，比SP1快2倍。

2、RISC Zero

RISC Zero是一种具有递归SNARK结构的zkVM，其特点在于采用了一种支持证明相互嵌套的递归方法。

递归证明的优势

• 将复杂证明分解成更小、更易于管理的证明
• 小型证明可以独立进行验证
• 最终合并成一个完整的大证明

在SNARKs技术中，递归可以将复杂的证明分解成更小的证明。这些小型证明可以独立进行验证，并最终合并成一个完整的大证明，这一过程不会影响证明的有效性。

RISC Zero的技术特点

RISC Zero的独特之处在于其实现递归的方法。它将多层证明无缝集成到单一的证明链中，不仅减少了计算负荷和需要处理的数据量，还能在多个计算步骤中保持验证过程的安全性和完整性。

RISC-V指令集的优势

RISC Zero的另一个独特之处在于它使用了RISC-V指令集。这是一种开放式标准ISA，旨在实现可扩展性和可扩展性。

这一选择确保了RISC Zero可以利用广泛的工具和支持生态系统，使其与可能使用专有或不太通用架构的其他zkVM相比，更易于访问和集成到现有系统中。

3、Succinct

Succinct开发了zkVM SP1。SP1专为执行以Rust或任何其他可通过LLVM编译的语言编写的代码而定制，灵活性和易用性更高。

SP1的模块化优势

• 支持模块化架构
• 允许开发人员通过"预编译"来定制和扩展其功能
• 允许开发者添加或修改的模块

预编译指特定的、可由开发者添加或修改的模块。这些模块增强了核心虚拟机的功能，使得它可以更高效地处理特定的任务或运算。

SP1网络的特点

此外，SP1构建了去中心化的证明者网络，简化了证明的部署和执行，从而降低了使用高级加密方法的门槛。

该网络使开发人员只需点击一下就能高效地生成证明，提供了一种简化的方法。这种设计让复杂的零知识证明技术变得更加易于使用。