Lattice Jolt مسئلهٔ zkVMهای پساکوانتومی را به انتخاب معماری تبدیل می‌کند

یک تعویض رمزنگاری با پیامدهای معماری

در ۹ سپتامبر، a16z crypto نسخهٔ جدیدی از zkVM متن‌باز Jolt را با نام Lattice Jolt معرفی کرد. تغییر اصلی زیر رابط ماشین مجازی رخ می‌دهد: Jolt طرح تعهد چندجمله‌ای Dory، مبتنی بر منحنی‌های بیضوی، را با Akita، یک طرح تعهد مبتنی بر شبکه که با همکاری پژوهشگران LayerZero و همکاران دانشگاهی توسعه یافته، جایگزین می‌کند.

این تغییر مهم است، چون لایهٔ تعهد جایی است که سامانهٔ اثبات، خود را به ردپای یک محاسبه متصل می‌کند. طبق مقالهٔ Akita، این طرح بر فرض Module-SIS تکیه دارد و امنیت ۱۲۸بیتی را هدف می‌گیرد. هدف طراحی این است که سه ویژگی را هم‌زمان ارائه کند؛ ویژگی‌هایی که سامانه‌های اثبات مبتنی بر شبکه معمولاً در جمع‌کردن آن‌ها با هم دشواری داشته‌اند: اثبات‌های فشرده، راستی‌آزمایی سریع و استدلال امنیتی مبتنی بر یک فرض استاندارد شبکه‌ای.

اعداد عملی

نویسندگان در بنچمارک‌های تعهد چندجمله‌ای گزارش می‌کنند که اندازهٔ اثبات‌های Akita معمولاً ۶۱ تا ۷۰ کیلوبایت است. در یکپارچه‌سازی با Jolt، همهٔ اثبات‌های ارزیابی‌شده کمتر از ۱۰۰ کیلوبایت باقی ماندند. مقاله همچنین نسبت به Jolt با Dory، افزایش ۱٫۳ تا ۲٫۲ برابری سرعت تولیدکننده و افزایش ۲٫۲ تا ۷٫۴ برابری سرعت راستی‌آزما را گزارش می‌کند، در حالی که اندازهٔ اثبات در پیکربندی‌های آزمایش‌شده با Dory برابر مانده است.

اعلامیهٔ a16z مقایسهٔ گسترده‌تری ارائه می‌دهد: بیش از دو میلیون چرخهٔ RISC-V در ثانیه روی همان لپ‌تاپ با پیاده‌سازی CPU، و بیش از ده میلیون چرخه در ثانیه با شتاب‌دهی Apple Metal. همچنین کاهش مصرف حافظه از حدود ۳۰۰ بایت برای هر چرخه به ۲۰۰ بایت برای هر چرخه گزارش شده است.

این اعداد برای ارزیابی مهندسی مفیدند، اما تضمین عمومی محسوب نمی‌شوند. این نتایج را تیم‌های Akita و Jolt گزارش کرده‌اند و هنوز به بازتولید مستقل روی بارهای کاری، سخت‌افزار و انتخاب پارامترهای مختلف نیاز است.

چرا لایهٔ تعهد محور اصلی ماجراست

برای سازندگان zkVM، اهمیت این انتشار در این است که معماری ماشین مجازی عمدتاً دست‌نخورده می‌ماند. پایهٔ رمزنگاری تغییر می‌کند، اما مدل اجرا آشنا باقی می‌ماند. این موضوع یک آزمون مهم برای ماژولار بودن سامانه‌های ZK پیشنهاد می‌کند: اگر یک پروور بتواند لایهٔ تعهد خود را بدون بازطراحی مدل برنامه‌نویسی مهمان عوض کند، مهاجرت رمزنگاری از یک بازنویسی کامل برنامه به یک تصمیم مهندسی سامانه تبدیل می‌شود.

البته فرض‌های شبکه‌ای نیاز به انتخاب دقیق پارامترها را از بین نمی‌برند. مقالهٔ Akita از یک برنامه‌ریز آفلاین برای انتخاب پارامترها با اهداف هزینه‌ای متفاوت، روش‌های انتقال بار محاسبات راه‌اندازی، گشایش‌های دسته‌ای و پشتیبانی از اثبات‌سازی توزیع‌شده صحبت می‌کند. این قابلیت‌ها به آینده‌ای اشاره دارند که در آن هزینهٔ راستی‌آزما، فشار حافظه، انتقال اثبات و حاشیهٔ امنیتی باید هم‌زمان تنظیم شوند.

برای توسعه‌دهندگان ICP که در حال ارزیابی اجزای ZK هستند، درس فوری این نیست که «پساکوانتومی» را یک برچسب کافی بدانند. باید فرض تعهد، سطح امنیتی مشخص، اندازهٔ اثبات، هزینهٔ راستی‌آزمایی، مدل حافظه، فرایند تولید پارامتر و وضعیت دقیق حریم خصوصیِ دانش صفر را با هم مقایسه کنند. اثبات کوچک‌تر می‌تواند هزینهٔ شبکه و راستی‌آزمایی روی زنجیره را کاهش دهد، اما فقط زمانی که راستی‌آزما و خط لولهٔ استقرار از طرح جدید پشتیبانی کنند.

یک ملاحظهٔ مهم دربارهٔ وضعیت فعلی وجود دارد. نویسندگان می‌گویند مقاله‌ای تکمیلی قرار است دانش صفر را به Lattice Jolt اضافه کند. بنابراین این انتشار یک مسیر اثبات پساکوانتومی و یک نمایهٔ عملکردی را نشان می‌دهد؛ نباید آن را خودکار به‌عنوان یک پشتهٔ کامل و آمادهٔ کاربردهای حریم خصوصی تفسیر کرد.

تغییر بزرگ‌تر روشن است: ZK پساکوانتومی دیگر فقط مسئلهٔ جایگزین‌کردن منحنی‌های بیضوی با هش‌ها نیست. تعهدهای مبتنی بر شبکه در حال تبدیل‌شدن به سومین مسیر جدی طراحی هستند و ارزش آن‌ها با کل محدودهٔ عملیاتی سنجیده خواهد شد: اندازهٔ اثبات، حافظهٔ پروور، تأخیر راستی‌آزما و قدرت فرض‌های زیربنایی.