전용 ZK와 일반 ZK: 어떤 것이 미래인가요?

저자:모 출처:X, @no89thkey 번역: 굿오바, 골든파이낸스

이 질문에 숫자로 답해 보겠습니다:

트레이드오프 평면에서 단 하나의 마법의 최적점으로 수렴하는 것이 가능할까요? 아니요. 체인 아래에서 검증 가능한 계산의 미래는 연속 곡선이며, 특수화된 ZK와 일반화된 ZK 사이의 경계가 모호해집니다. 이 용어들이 역사적으로 어떻게 발전해왔고 앞으로 어떻게 수렴될지 설명해드리겠습니다.

2년 전만 해도 "특수화된" ZK 인프라는 circom, Halo2, arkworks와 같은 저수준 회로 프레임워크를 의미했습니다. 이러한 프레임워크로 구축된 ZK 애플리케이션은 본질적으로 수작업으로 작성된 ZK 회로였습니다. 매우 특정한 작업에는 빠르고 저렴하지만 개발 및 유지 관리가 어려운 경우가 많습니다. 오늘날 IC 업계에서 사용되는 다양한 특수 목적 집적 회로 칩(물리적 실리콘)과 유사한 것으로, NAND 칩, 컨트롤러 칩 등이 이에 해당합니다.

그러나 지난 2년 동안 "특수화된" ZK 인프라는 보다 "일반화된" 인프라로 발전해 왔습니다.
이제 ZKML, ZK 코프로세서, ZKSQL 프레임워크는 ZK 회로 코드를 한 줄도 작성하지 않고도 다양한 종류의 ZK 애플리케이션을 구축하기 위한 사용하기 쉽고 고도로 프로그래밍 가능한 SDK를 제공합니다. 예를 들어, ZK 코프로세서를 사용하면 스마트 콘트랙트가 신뢰 없이 과거 블록체인 상태/이벤트/거래에 액세스하고 이 데이터에서 임의의 연산을 실행할 수 있으며, ZKML을 사용하면 스마트 콘트랙트가 AI 추론 결과를 안정적으로 활용하여 광범위한 머신러닝 모델을 구현할 수 있습니다.

이렇게 발전된 프레임워크는 추상화 계층(SDK/API)이 얇고 베어메탈 회로에 가깝기 때문에 대상 도메인에서 프로그래밍 가능성을 크게 높이는 동시에 높은 성능과 낮은 비용을 유지합니다. 프로그래밍이 가능한 도메인 전문가라는 점에서 IC 시장의 GPU, TPU, FPGA와 유사합니다.

ZKVM도 지난 2년 동안 많은 발전을 이루었습니다. 모든 범용 ZKVM은 저수준의 전문화된 ZK 프레임워크 위에 구축된다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 이 아이디어는 명령어 집합을 위한 전용 회로 조합으로 컴파일되는 고급 언어(SDK/API보다 훨씬 더 사용자 친화적인)로 ZK 애플리케이션을 작성할 수 있다는 것입니다(RISC-V 또는 WASM과 유사). IC 산업에 비유하자면 CPU 칩과 같습니다.
ZKVM은 더 두꺼운 레이어이긴 하지만 ZK 코프로세서 등과 마찬가지로 저수준 ZK 프레임워크 위에 있는 추상화 레이어입니다.

어느 현자의 말처럼 추상화의 한 계층은 모든 컴퓨터 과학 문제를 해결하지만 또 다른 문제를 만들어냅니다. 여기서는 트레이드오프가 게임의 이름입니다. 본질적으로 ZKVM을 사용하면 성능과 범용성 사이에서 절충점을 찾아야 합니다.

2년 전만 해도 ZKVM의 "베어 메탈" 성능은 정말 형편없었습니다. 하지만 불과 2년 만에 ZKVM의 성능은 크게 향상되었습니다. 그 이유는 무엇일까요?
이러한 "범용" ZKVM이 더욱 "전문화"되었기 때문입니다! 성능 향상의 핵심 영역 중 하나는 "사전 컴파일"에서 비롯됩니다. 이러한 사전 컴파일은 SHA2 및 다양한 서명 확인과 같이 일반적으로 사용되는 높은 수준의 절차를 명령어 회로로 분해하는 일반적인 프로세스보다 훨씬 빠르게 계산할 수 있는 특수한 ZK 회로입니다.

그렇다면 이제 트렌드는 분명해졌습니다.
특화된 ZK 인프라는 더욱 일반화되고 있으며, 일반화된 ZKVM은 더욱 전문화되고 있습니다!

지난 몇 년 동안 두 솔루션 모두 최적화는 어느 한 쪽을 희생하지 않고 다른 쪽을 더 잘하는 것, 즉 이전보다 더 나은 것을 달성하기 위한 절충점이었습니다. 그렇기 때문에 양쪽 모두 "우리가 확실히 미래"라고 느끼는 것입니다.

그러나 컴퓨터 과학의 지혜에 따르면 언젠가는 다른 기능을 희생하지 않고는 한 기능을 개선할 수 없는 '파레토 최적의 벽'(녹색 점선)에 부딪히게 됩니다.
그러니 백만 달러짜리 질문이 생깁니다. 어느 한쪽이 다른 한쪽을 완전히 대체할 수 있을까요?

IC 업계의 비유가 도움이 된다면 CPU 시장은 1,260억 달러이고 모든 "독점" IC를 포함한 IC 산업 전체는 5,150억 달러입니다. 저는 미시적 수준에서는 역사가 서로를 대체하지 않고 운율을 맞출 것이라고 믿습니다.

그러나 오늘날 아무도 "이봐요, 저는 범용 CPU로 완전히 구동되는 컴퓨터를 사용하고 있어요."라거나 "이봐요, 전용 IC로 구동되는 이 이상한 로봇 좀 봐요. "
예, 우리는 거시적인 차원에서 이를 바라봐야 하며, 미래에는 개발자가 각자의 필요에 따라 유연하게 선택할 수 있는 트레이드오프 곡선을 제공하는 것이 중요합니다.

미래에는 도메인 전문가용 ZK 인프라와 범용 ZKVM이 함께 작동할 수 있고 또 그렇게 될 것입니다. 이는 다양한 형태로 이루어질 수 있습니다.
오늘날에는 가장 간단한 접근 방식이 이미 가능합니다. 예를 들어, ZK 코프로세서를 사용하여 블록체인 거래의 오랜 기록에 대한 일부 계산을 생성할 수 있지만, 해당 데이터에 대한 계산의 비즈니스 로직이 너무 복잡하여 SDK/API로 쉽게 표현할 수 없는 경우입니다.

데이터와 중간 계산 결과에 대한 고성능의 저비용 ZK 증명을 얻은 다음, 증명을 통해 일반화된 VM에 재귀적으로 집계할 수 있습니다.

저는 이러한 유형의 논쟁이 흥미롭지만, 우리 모두가 오프체인 검증 가능한 컴퓨팅으로 구동되는 블록체인을 위한 비동기식 컴퓨팅의 미래를 만들어가고 있다는 것을 알고 있습니다. 향후 몇 년 내에 대규모 사용자 채택을 위한 사용 사례가 등장하면 이러한 논쟁은 쉽게 해결될 수 있다고 생각합니다.