IOG, Cardano üzerinde RISC Zero ve SP1 ispat doğrulaması için ZK sarmalayıcı geliştiriyor

Input Output Research, Cardano uygulamalarını BN254 eliptik eğrisi üzerinde Groth16 ispatları üreten RISC Zero, SP1 ve diğer sistemlerle bağlamak üzere tasarlanmış bir sıfır bilgi sarmalayıcı geliştiriyor.

Prototip, yerleşik ZK araçlarının ürettiği birçok ispatın Cardano akıllı sözleşmelerince verimli biçimde doğrulanmasını şu anda engelleyen kriptografik uyumluluk açığını ele alıyor. Çalışma hâlen teknik fizibilite aşamasında ve seçili bileşenler 2027’nin başlarında olası mühendislik uygulaması için hazırlanıyor.

Groth16 Sarmalayıcı, BN254 ispatlarını Cardano için dönüştürüyor

Blokzinciri sıfır bilgi altyapısının büyük bir bölümü BN254 üzerinde Groth16 ispatlarını kullanıyor. Ethereum’un bu eğriye desteği geliştirici çatılarını, uygulamaları ve ZK sanal makinelerini aynı kriptografik standardı benimsemeye teşvik etti.

Cardano ise BLS12-381 işlemlerini destekliyor. Groth16 her iki eğriyle de kullanılabilse de BN254 üzerinde oluşturulan bir ispat, yeni protokol işlevleri ya da bir Plutus akıllı sözleşmesi içinde hesaplama açısından maliyetli aritmetik olmadan Cardano üzerinde verimli biçimde doğrulanamıyor.

Prototip iki ortam arasında özyinelemeli bir sarmalama katmanı sunuyor. BN254 üzerinde geçerli bir Groth16 ispatını alıp BLS12-381 üzerinde ikinci bir ispat üretiyor ve Cardano’nun ağı tarafından zaten desteklenen kriptografik işlemleri kullanarak sonucu doğrulamasını sağlıyor.

Dönüştürme, işlemi yapan tarafa kullanıcıların güvenmesini gerektirmiyor. Dış ispat, belirtilen doğrulama anahtarı ve açık girdiler için geçerli bir özgün ispatın var olduğunu teyit ediyor. Cardano, özgün sonucun arkasındaki hesaplamayı tekrarlamadan bu iddiayı kontrol ediyor.

Mevcut araç seti, geliştiricilerin genel amaçlı programlar çalıştırmasına ve bu programların doğru şekilde icra edildiğine dair kompakt ispatlar üretmesine olanak tanıyan iki sıfır bilgi sanal makinesi RISC Zero ve SP1’i destekliyor.

Kaynağa özgü eklentiler çıktıları ortak bir biçime dönüştürüyor. Sarmalama motoru ardından iddiayı BLS12-381 üzerinde yeniden kuruyor ve bir Cardano uygulamasına entegre edilebilecek doğrulayıcı kodu üretiyor.

Input Output Research, dış ispatlama sistemi olarak Groth16 ve Plonk’u test etti. Groth16 sarmalama sürecini daha hızlı tamamladı ve daha küçük ispatlar üretti fakat sarmalayıcı devre için güvenilir bir kurulum gerektiriyor. Plonk devreye özgü bir kurulumdan kaçınırken zincir dışı ispatlama süresi bakımından kayda değer ölçüde daha fazla süre gerektiriyor.

Her iki yaklaşım da Cardano’nun zincir üstü doğrulama bütçesine sığabilen nihai ispatlar üretti. Bu nedenle temel ödün, Plutus üzerinden nihai doğrulamadan ziyade ispat üretimi ve kurulum gereksinimlerinde bulunuyor.

RISC Zero ve SP1 zincirler arası doğrulamayı destekleyebilir

RISC Zero ve SP1 ile uyumluluk, Cardano geliştiricilerinin her bir hesaplamayı Cardano’nun kriptografik ortamı için yeniden inşa etmeden mevcut ZK programları ve kütüphanelerini kullanmasına olanak tanır.

Araştırmada yer alan örneklerden biri, bir Ethereum hesabının ERC-20 bakiyesini kanıtlıyor. RISC Zero gerekli Ethereum mantığını çalıştırıyor, taahhüt edilmiş ağ durumundan bakiyeyi çıkarıyor ve bir ispat üretiyor. Sarmalayıcı daha sonra bu çıktıyı bir Cardano doğrulayıcısının doğrulayabileceği bir biçime dönüştürüyor.

Aynı mimari, seçili Ethereum ya da Bitcoin durumunu teyit etmek, harici program icrasını doğrulamak ya da bir hesaplamanın Cardano dışında gerçekleştiğine dair kriptografik kanıt sağlamak için de kullanılabilir.

Atölyede ayrıca bir Ethereum hafif istemcisi olan Helios’un olası SP1 tabanlı bir uygulaması tartışıldı. Böyle bir sistem, Ethereum mutabakat icrasını bir sıfır bilgi ortamında kanıtlayabilir ve bir Cardano uygulaması tarafından doğrulanmak üzere kompakt bir sonuç sunabilir.

Bu yetenekler, başka bir blokzincirinden gelen güvenilir bilgiye dayanan hafif istemciler, köprüler, rollup’lar ve zincirler arası protokolleri destekleyebilir. Sarmalayıcı kendi başına varlık transfer etmez ya da bir köprü olarak çalışmaz. Diğer uygulamaların kendi mimarilerine entegre edebileceği bir doğrulama katmanı sağlar.

Yaklaşım, yinelenen geliştirme çalışmalarını da azaltabilir. Her bir hesaplamayı Cardano yerel bir ZK devresi olarak uygulamak yerine ekipler RISC Zero ya da SP1 ekosistemlerinden desteklenen yazılımları kullanabilir ve zincir üstü doğrulamadan önce nihai ispatı dönüştürebilir.

Araç seti deneysellik için bir prototip olmaya devam ediyor. Örnekleri ispat üretimini, özyinelemeli sarmalamayı ve karşılık gelen Cardano doğrulayıcısının oluşturulmasını kapsıyor, üretim dağıtımı ise hâlâ mühendislik çalışması, güvenlik incelemesi ve dış ispatlama sistemi konusunda nihai bir karar gerektirecek.

Plonky3 ve Halo2 kalan doğrulama çalışmasını tanımlıyor

Atölye ayrıca Plonky3 ispatlarının Cardano akıllı sözleşmeleri aracılığıyla doğrulanmasına ilişkin bir fizibilite çalışması sundu.

Plonky3, STARK tabanlı ispatlama sistemleri için modüler bir çerçevedir. Birçok SNARK sisteminin kullandığı eliptik eğri işlemleri yerine ağırlıklı olarak karma işlevlerine ve sonlu alan aritmetiğine dayanır, bu da onu Cardano’nun kuantum sonrası araştırmaları için ilgili kılar.

Önerilen uygulamalardan biri kuantum sonrası imza birleştirmedir. Bu imzalar tek başına onlarca kilobayt gerektirebilirken bir ZK ispatı birden fazla imzayı tek bir sonuca birleştirebilir ve zincir üstünde saklanması ya da doğrulanması gereken veri miktarını azaltabilir.

Bir başka olası kullanım, mevcut eliptik eğri imzalarından gelecekte bir geçişin ardından eski UTXO’larla ilgilidir. Bir sahip, bir adrese bağlı tohum bilgisini bunu kamuya açıklamadan bildiğini potansiyel olarak kanıtlayabilir.

Fizibilite çalışması, doğrudan Plonky3 doğrulamasının hâlâ Cardano’nun tek işlem limitlerini aştığını buldu. İyileştirilmiş bir test ispatı yaklaşık 186 kilobayt ölçüldü ve yaklaşık 220 milyon bellek birimi ile 75 milyar CPU birimi gerektirdi.

Bireysel sorgu ispatları ayrı ayrı kontrol edilebildiği için araştırmacılar tüm sürecin yaklaşık 23 işleme bölünebileceğini tahmin etti. Hydra icrası ve tüm ispatın yalnızca bir itirazdan sonra kontrol edildiği iyimser bir doğrulama modeli de olası alternatifler olarak tartışıldı.

Ayrı bir Halo2 maliyet tahminleyicisi, geliştirme sürecinin daha erken bir aşamasına hitap ediyor. Araç beklenen ispat boyutunu, doğrulama anahtarı boyutunu ve Cardano üzerinde önerilen bir devreyi doğrulamak için gereken kriptografik işlemleri hesaplıyor.

Geliştiriciler, tam uygulamayı tamamlamadan önce bir devreyi modelleyebilir ya da SHA-256 gibi bileşenleri test edebilir. Tahminler, ekiplerin maliyetli bileşenleri belirlemesine ve ispatlayıcı ile Cardano doğrulayıcısını oluşturmadan önce tasarımı ayarlamasına olanak tanır.

Groth16 sarmalayıcı şu anda araştırma programından pratik geliştirici kullanımına en doğrudan yoldur. Mühendislik uygulamasına ilerlerse Cardano uygulamaları, her harici sistemin yerel BLS12-381 desteği sunmasını beklemeden yerleşik zkVM ekosistemlerinden gelen çıktıları doğrulayabilir. Plonky3 ise doğrulamanın işlemler arasında bölündüğü, Hydra’ya taşındığı ya da itiraz temelli bir tasarımla etkinleştirildiği farklı bir mimari gerektirecektir.