Tăng tốc chứng minh gấp 2-3 lần, a16z ra mắt zkVM kháng lượng tử Lattice Jolt

Andreessen Horowitz Crypto (a16z crypto) vừa ra mắt Lattice Jolt, phiên bản máy ảo zero-knowledge (zkVM) mã nguồn mở tích hợp mật mã kháng lượng tử, giúp tăng tốc độ xử lý của bộ chứng minh (prover) và bộ xác minh (verifier) lên gấp 2-3 lần so với phiên bản trước, đồng thời giảm kích thước chứng minh xuống dưới 100KB.

a16z crypto cho biết ngày 10 rằng Lattice Jolt đã thay thế Dory, phương thức cam kết đa thức (polynomial commitment) dựa trên đường cong elliptic trước đây, bằng Akita, phương thức mới dựa trên giả định Module-SIS (Module Short Integer Solution). Theo kho lưu trữ mã nguồn công khai của dự án, Akita là phương thức cam kết đa thức dựa trên cấu trúc dàn (lattice), hỗ trợ thiết lập minh bạch (transparent setup) và bảo mật kháng lượng tử.

Việc phát triển Akita và tích hợp vào Lattice Jolt có liên hệ với trường hợp LayerZero(ZRO) ra mắt phương thức cam kết đa thức kháng lượng tử mà TokenPost từng đưa tin. Lattice Jolt sử dụng Akita để thay đổi đồng thời hiệu năng và đặc tính bảo mật của cấu trúc cũ.

zkVM là công nghệ chứng minh rằng một chương trình cụ thể đã được thực thi đúng theo cách đã định, mà không cần công khai toàn bộ dữ liệu đầu vào thực tế. Nhờ đó, nhà phát triển có thể viết chương trình thông thường rồi vẫn xác minh được tính hợp lệ của kết quả thực thi.

a16z crypto giới thiệu Jolt, phiên bản gốc ra mắt năm 2024, là zkVM mã nguồn mở dựa trên kiến trúc RISC-V. RISC-V chính là tập lệnh (instruction set architecture) mà Lattice Jolt sử dụng để xử lý việc thực thi chương trình.

Số liệu hiệu năng cũng được công bố. Trên cùng một máy MacBook, phiên bản CPU của Lattice Jolt xử lý hơn 2 triệu chu kỳ RISC-V mỗi giây.

Khi bật tăng tốc GPU dựa trên Apple Metal, thông lượng vượt 10 triệu chu kỳ mỗi giây. Mức sử dụng bộ nhớ của bộ chứng minh giảm từ khoảng 300 byte xuống còn 200 byte cho mỗi chu kỳ.

Kích thước chứng minh giảm xuống dưới 100KB. Chứng minh nhỏ hơn giúp giảm bớt lượng dữ liệu cần truyền tải trong quá trình xác minh, tuy nhiên hiệu quả thực tế khi triển khai còn phụ thuộc vào phần cứng và cách cấu hình chương trình.

Akita là phương thức dựa trên cấu trúc dàn, xây dựng trên giả định Module-SIS. Nếu Dory trước đây dùng cấu trúc dựa trên đường cong elliptic, thì Lattice Jolt nay đã chuyển sang cấu trúc cam kết dựa trên dàn.

Mật mã kháng lượng tử là công nghệ nhằm ứng phó với khả năng máy tính lượng tử trong tương lai có thể phá vỡ các hệ mật mã hiện tại. Lattice Jolt được thiết kế hướng tới mức bảo mật kháng lượng tử tương đương 128-bit.

a16z crypto đánh giá phương thức dựa trên cấu trúc dàn có lợi thế hơn về tốc độ, kích thước chứng minh và bảo mật so với các SNARK kháng lượng tử dựa trên hàm băm (hash-based). Đội ngũ này cũng cho rằng SNARK dạng dàn (lattice SNARK) có thể trở thành phương thức triển khai chủ đạo cho các SNARK kháng lượng tử trong tương lai.

Tuy nhiên đây là đánh giá từ chính đội ngũ phát triển, chưa phải kết quả so sánh hiệu năng độc lập. Hiệu quả thực tế có thể thay đổi tùy theo môi trường triển khai và điều kiện xác minh.

Kho lưu trữ mã nguồn công khai của dự án cũng ghi rõ Lattice Jolt hiện đang ở giai đoạn alpha và chưa phù hợp để đưa vào môi trường sản xuất (production). Vì vậy, lần công bố này thiên về công bố kỹ thuật phục vụ phát triển tiếp theo hơn là ra mắt dịch vụ thương mại.

a16z crypto cho biết ngày 10 rằng đội ngũ dự kiến sẽ bổ sung tính năng zero-knowledge đầy đủ cho Lattice Jolt trong thời gian tới, đồng thời phát triển thêm phiên bản Jolt dựa trên hàm băm. Phạm vi triển khai thực tế và hiệu năng dài hạn của zkVM kháng lượng tử này dự kiến sẽ được xác nhận qua các bản triển khai và kiểm chứng tiếp theo.