zkCPUs

zkVMs are cool, but have you heard of zkCPUs?

zkp

計算の完全性

コンピュータだけが計算すれば他のコンピュータは暗号技術によって結果を信頼できる

zkVM

証明可能にする試みの多く

このzkVMとは何なのだろうか？そして、それは我々が考えつく最高のものなのだろうか？

算術回路

汎用のゼロ知識証明システムの最も低いレベル

実際の回路を数学で表現した中間表現

証明システムを使って証明できる

プロセス

好きなプログラムを取る

それを（算術）回路にコンパイルする

プログラムを実行するのと同じ方法で回路を実行する（各ステップでのメモリーの状態を記録しながら）。

その実行を証明するために、証明システムを使用する。

vm

3つのコンポーネントに分けられる

メモリ

値の保存と読み出しに使用

例えば、2つの値を足し合わせる場合、どこから2つの値を読み出し、どこに結果を保存するか

命令のセット

プログラムを構成するために使用

ロジック

命令を解釈

VMのイメージ

code: example

for instruction in program {

parse_instruction_and_do_something(instruction);

}

CPUとVMの違い

V

ソフトウェア

CPU

純粋なハードウェア

最も抽象度が低い

zkVM

VMとほぼ同じ

プログラムを実行し、その出力を返すが、検証可能な暗号証明も返す

ZKP用に最適化された全く新しいVMの例

Cairo

Starkware

Miden

Polygon

zkEVMの比較記事

Risc0

real-world VM

RISC-V アーキテクチャ

課題

zkVMの命令セットしか使えない

zkVMがアクセラレートしてくれた演算にしかアクセスできない

シリコンにアクセスできない

解決策

ユーザーに独自の回路を書かせる

独自のVMを書くこともできる

例

Halo2

独自のzkCPUを作成できる

いくつかのzkEVMでも使われている

zkCPUs

https://cryptologie.net/upload/IMG_3D530937BA64-1.jpg

コアロジック

トランザクション回路

トランザクションのブロックを作成するため

ブロックチェーン回路

トランザクションのブロックを連鎖させてブロックチェーンを形成するため

どちらも再帰回路

作成されたすべての証明を単一の証明に圧縮できる

22kBの単一の証明でブロックチェーン全体を検証できる

拡張可能性の高さ

ユーザー回路はMinaと同じzkCPUにアクセスできる

Halo2の証明システムを使うこともできる

VMも実装できる

testnet

レジスタについて

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