Подолання розбіжностей: як Zprize поєднує розробників апаратного, програмного забезпечення та криптографії

Український переклад був зроблений: Pulya9077

Оригінальна стаття: https://www.zprize.io/blog/bridging-divides-how-zprize-unites-hardware-software-and-cryptography-communities

На думку a16z та інших ключових аналітиків web3, рішення з нульовим розголошенням визнані одними з найперспективніших нових блокчейн-технологій, що створюють нові можливості для підвищення конфіденційності та масштабованості блокчейнів. Однак, як показали минулі проривні інновації, потенціал технології zk може бути використаний тільки при об’єднанні досвіду різних секторів.

Занадто часто фахівці з обладнання, програмного забезпечення та криптографії ізольовані один від одного, працюючи окремо для досягнення незрівнянних цілей, пов’язаних з їхньою нішою, що є серйозною перешкодою, що блокує еволюцію нових технологій та уповільнює їх шлях до масового впровадження.

“Ви отримуєте групу дійсно розумних людей, які все повторюють роботу, а потім ви отримуєте купу різних реалізацій, де жодна з них не оптимізована ідеально”, — говорить Evan Marshall, співзасновник компанії Demox Labs, яка займається розробкою гаманця Leo та іншої інфраструктури конфіденційності на блокчейні **Aleo **із використанням технології нульового розголошення.

Конкурс ZPrize був заснований у травні 2022 року, щоб допомогти об’єднати ці ізольовані спільноти навколо мети впровадження криптографічних рішень із нульовим розголошенням, які можуть швидко прискорити його зростання від академічної цікавості до практичного вирішення реальних проблем.

Ці загальногалузеві зусилля призвели до новаторської роботи з покращення генерації zk-доказів та швидкості транзакцій, одночасно об’єднуючи експертів із криптографічного, апаратного та програмного секторів — і це продовжується з ZPrize 2023 (дізнайтеся більше тут ).

“Це справді рідкісна можливість, коли ми можемо працювати разом як екосистема, тому що в більшості випадків різні проекти практично не перетинаються”, — говорить Marshall.

Реальна вартість силосів

Коли фахівці працюють ізольовано, без адекватного спілкування та співробітництва, це може призвести до неефективності, вразливості та втрачених можливостей.

Криптографи можуть розробити теоретично безпечну систему, але вся система може бути занадто повільною для практичного використання, якщо вона не оптимізована для роботи з програмним та апаратним забезпеченням. Одним із прикладів є Ethereum: максимізуючи безпеку, частково для того, щоб довести надійність блокчейну на зорі його існування, в результаті він постраждав від невиправдано повільної швидкості транзакцій (і високих витрат на газ).

Аналогічно, експерти з програмного забезпечення можуть створювати ефективні та зручні для користувача програми, але без участі криптографів вони можуть бути піддані різним атакам. Розглянемо “Heartbleed Bug” — серйозну вразливість, виявлену в квітні 2014 року і торкнувшись бібліотеки криптографічного програмного забезпечення OpenSSL. Хоча його криптографічні протоколи були надійними, помилка реалізації програмного забезпечення дозволила зловмисникам отримати доступ до даних сервера та потенційно розкрити конфіденційну інформацію.

З іншого боку, розробники апаратного забезпечення можуть розробляти передові пристрої, але без належної інтеграції принципів криптографії та програмного забезпечення ці пристрої можуть стати слабкими ланками як з точки зору швидкості, так і безпеки — апаратні вразливості Spectre та Meltdown, виявлені у 2018 році, зачіпають Intel. , ARM. і процесори AMD — це яскраві приклади, що показують, як розрив між розробкою апаратного забезпечення та програмними/криптографічними міркуваннями може призвести до серйозних проблем.

Як ZPrize долає розбіжності

Співпраця між цими часто розділеними секторами може допомогти уникнути витрат поділу та прискорити інновації в галузі zk-технологій, як показав ZPrize 2022, що зібрав понад 22 команд та близько 600 заявок конкурентів.

Вертикаль 1: Криптографія

Одним з основних мотивів запуску конкурсу Zprize було прагнення подолати дилему “яйця та курки”: найбільш цікаві програми не можуть масштабуватися, якщо вони не мають оптимізації ефективності для залучення великої бази користувача, але поки ці програми існують, на ринку немає попиту на формування цієї користувальницької основи.

ZPrize 2022 допоміг досягти цієї мети, вважає Weikeng Chen, науковий партнер L2 Iterative Ventures та випускник RISELab Університету Берклі 2022 року. Завдяки інноваційним рішенням з відкритим вихідним кодом, опублікованим торік, учасники цього року можуть від початку розпочати створення zk-додатків.

“Люди відразу знають, які підходи та технології допоможуть вирішити проблему, і тому можуть швидко розпочати створення додатків”, — говорить Chen.

Хоча розробники знають, з чого почати, в екосистемі ще багато можливостей для експериментів, каже Niall Emmart, колишній інженер з апаратного забезпечення Nvidia, який після перемоги в двох номінаціях конкурсу ZPrize 2022 перейшов на постійну роботу зі своєї компанії Yrrid Software.

“Проблема, з якою ми іноді стикаємося в технологіях, полягає в тому, що одна конкретна криптографічна платформа призначається на ранніх етапах і вважається за рішення”, — говорить Emmart. “В даний час існує три або чотири різні платформи, на яких можна проводити обчислення, і безліч людей працюють над пошуком правильного рішення”.

За словами Emmart, експерти, які працюють виключно у рамках своїх криптографічних підрозділів, насамперед зосереджені на безпеці, і це цілком зрозуміло. Однак згодом це створює проблеми при спробі зробити програми справді корисними за допомогою різних апаратних рішень.

Деякі з проблем перших криптографічних розробок полягали в тому, що з боку алгоритмів вони вимагали багато місця або великих обчислювальних потужностей, — говорить він.

Вертикаль 2: Устаткування

Emmart є частиною «паралельного шляху» людей, зосереджених на оптимізації обладнання для обробки zk, яка зводиться здебільшого до трьох варіантів, в яких експерти з криптографії та програмного забезпечення можуть не так добре розбираються:

• Графічні процесори (GPU)
• Програмовані користувачем вентильні матриці (FPGA)
• Інтегральні схеми спеціального призначення (ASIC).

«Хлопці, які розробляють алгоритми та публікують статті для верифікатора Marlin та інших систем, не обов’язково є експертами в галузі апаратного забезпечення… тому вони не думають з погляду того, як найкраще відобразити речі для графічних процесорів, FPGA чи ASIC».

Традиційні центральні процесори (CPUs) добре і швидко справляються з одним завданням, але не вистачає обчислювального простору для швидкої обробки величезних рівнянь, необхідні створення доказів zk та його перевірки. Це з тим, що CPU розраховані на 1 потік виконання, а GPU, навпаки, можуть одночасно виконувати до 50 000 потоків виконання.

“Перевага процесорів у тому, що ви можете не морочаючись написати програмне забезпечення: Просто напишіть код на Java, пропустіть його через компілятор, і він буде дуже швидким”, — говорить Emmart

“Те, що ви робите з графічними процесорами, це створення алгоритму. Ви повинні розробити обчислення таким чином, щоб їх можна було розпаралелити 50 000 разів. І це може бути справді складним завданням для розробника програмного забезпечення — розмістити всі дані у потрібних місцях, щоб обчислення могли виконуватись на повній швидкості”.

Одним із завдань ZPrize 2022 було написання алгоритму швидкого сортування, який міг би допомогти правильно відформатувати дані, щоб їх можна було правильно використовувати на апаратному рівні.

Emmart каже, що змагальний аспект ZPrize змусив таких експертів з апаратного забезпечення, як він сам, розширювати межі можливого, виявляючи свої творчі здібності так, як вони б не змогли їх проявити, якби не змагання.

“У ZPrize ви не знаєте, як справи в інших учасників, і в результаті ви постійно намагаєтеся зрозуміти: “Як мені отримати останні 5% від цих обчислень?”.

Marshall, співзасновник Demox Labs, говорить, що ідеї ZPrize, пов’язані з апаратним забезпеченням, вже використовуються в роботі над програмним забезпеченням. .

«Досить несподіваним фактом порівняно з торішнім ZPrize є те, що FPGA насправді не набагато кращий за графічні процесори», — каже він, а це означає, що розробники додатків «як і раніше можуть оптимізуватися під будь-яке обладнання, яке ви захочете».

Вертикаль 3: Програмне забезпечення

У рамках ZPrize 2022 основна увага приділялася створенню бази для zk-додатків шляхом підвищення швидкості генерації zk-доказів. Marshall радий, що тепер ZPrize 2023 використовуватиме цю надійну базу для створення нових програмних додатків, орієнтованих на конфіденційність.

“Цього року у нас набагато менше вимог до технологій, які можуть бути використані, тому ви можете будувати на основі будь-якої технології браузера — ви можете використовувати WebAssembly, JavaScript, WebGPU”, — каже Marshall.

Це має розширити різноманітність програм, які можна створювати на базі zk, оскільки ці браузерні технології сумісні з великою кількістю споживчих пристроїв, включаючи ноутбуки та смартфони”.

Це може призвести до прогресу у створенні проектів, подібних до Leo Wallet, що налічує близько 65 000 активних щомісячних користувачів і є чудовим прикладом реального застосування zk. “Це не для того, щоб провести якийсь порівняльний аналіз”, — каже Marshall. “Цей конкурс дійсно покликаний показати, як ми можемо покращити досвід конфіденційності”.

Marshall бачить цінність ZPrize у тому, що співтовариство zk допоможе розібратися з найважливішими питаннями, що стоять перед усією екосистемою, особливо у світлі того, що майбутні ідеї сприятимуть подальшим інноваціям в області, яка ще далека від власного дозволу.

ZPrize — це гарне місце для того, щоб зібратися разом і сказати: “Гей, це та система доказу, на яку ми дійсно повинні виділяти ресурси та продовжувати її оптимізувати”, — говорить Marshall.

“Насправді ще немає жодної програми zk, яка б відповідала вимогам ринку. Тому я думаю, що багато проектів спрямовані на тестування досвіду користувача, щоб він не став перешкодою для впровадження”.

Хочете допомогти у розвитку ZPrize?

ZPrize прагне об’єднати експертів з різних галузей криптографії, апаратного та програмного забезпечення, що є дуже важливим для створення інновацій, які стануть рушійною силою наступної хвилі нововведень в області zk.

Найцікавіше? Технологія zk знаходиться ще на самому початку свого розвитку, а це означає, що розробники, які бажають створювати додатки з підтримкою конфіденційності, які стануть основою більш досконалого Інтернету, мають значні можливості.

Якщо ви хочете дізнатися більше, ми рекомендуємо вам приєднатися до нашого Discord і вивчити наш ZPrize GitHub , який включає рішення з відкритим вихідним кодом, опубліковані на минулих конкурсах.

Потім відвідайте ZPrize 2023 , щоб дізнатися, як ви можете виграти нагороди або спонсорувати майбутні призи, щоб допомогти просунути вперед всю екосистему zk.