เมื่อวันที่ 17/07/2023 ทาง zkSync ได้ประกาศว่าจะมีการอัปเกรดชื่อว่า “Boojum” ที่จะเปลี่ยนจากที่ปัจจุบันที่เป็น SNARK-Based proof เป็น STARK-based proof ซึ่งการอัปเกรดครั้งนี้จะช่วยให้ zkSync มีประสิทธิภาพในการทำงานเพิ่มขึ้น ต้นทุนต่ำลง และลดข้อจำกัดในเรื่อง Hardware อีกด้วย
บทความนี้ Cryptomind research จะพาผู้อ่านไปเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับอัปเกรด Boojum ของ zkSync ในครั้งนี้ว่ารายละเอียดการทำงานเป็นอย่างไร
แต่ก่อนที่จะเข้าเนื้อหา ขออธิบายความแตกต่างระหว่าง SNARK กับ STARK แบบสังเขปเพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจความแตกต่างในการอัปเกรดครั้งนี้มากยิ่งขึ้น
ขอบคุณภาพจาก https://blog.pantherprotocol.io/zk-snarks-vs-zk-starks-differences-in-zero-knowledge-technologies/
คำว่า zk-SNARK ย่อมาจาก “Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge” ซึ่งถูกคิดค้นเมื่อปี 2012 โดย Nir Bitansky, Ran Canetti, Alessandro Chiesa และ Eran Tromer ซึ่งจะใช้ cryptographic proof ขั้นสูงทำให้ prover (ผู้พิสูจน์) จะสามารถพิสูจน์ความจริงกับ verifier ได้โดยที่ไม่เปิดเผยข้อมูล ซึ่ง SNARK นั้นมีจุดเด่นคือ proof size ที่เล็กกว่า STARK ทำให้ขั้นตอนการ verified proof ทำได้รวดเร็ว แต่มี trusted setup
ขอบคุณภาพจาก https://minaprotocol.com/blog/zk-you-should-know-snarks-starks
คำว่า zk-STARK ย่อมาจาก “Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge” ซึ่งถูกคิดค้นเมื่อปี 2018 Eli Ben-Sasson (Co-founder ของ Starkware), Iddo Bentov, Yinon Horesh และ Michael Riabzev (Co-founder ของ Starkware). ซึ่งจะใช้ cryptographic proof ขั้นสูงเหมือนกับ SNARKS แต่ STARK สร้าง proof ได้เร็วกว่า SNARK และ ไม่มี trusted setup
ขอบคุณภาพจาก https://minaprotocol.com/blog/zk-you-should-know-snarks-starks
ขอบคุณภาพจาก : https://vitalik.ca/general/2019/09/22/plonk.html
Transparency : SNARK นั้นจะมี Trusted setup ทำให้อาจจะต้องมีความเชื่อใจคนสร้าง proof ซึ่ง STARK จะไม่มี trusted setup
Security : SNARK จะไม่ใช่ Quantum resistance ส่วน STARK เป็น Quantum resistance
Scalability : ความสามารถในการ Scale นั้น SNARK จะมี proof size ที่เล็กกว่า STARK และด้วย proof size ที่เล็กกว่าทำให้การ verify proof ก็ทำได้เร็วกว่าเช่นกัน แต่การสร้าง proof SNARK จะทำได้ช้ากว่า STARK
Boojum คือ ชื่อของ Rust-based cryptographic library ของทาง zkSync ซึ่งจะใช้ในการอัปเกรด zk circuits สำหรับ zkSync Era และ zk stack โดยชื่อของ boojum ได้รับแรงบรรดาลใจมาจากบทประพันธ์ของ Lewis Carroll เรื่อง The Hunting of the Snark ซึ่ง Boojum หมายถึง สัตว์ประหลาดชนิดหนึ่งที่มีความน่ากลัวที่ถูกกล่าวถึงในบทประพันธ์
ขอบคุณภาพจาก : https://zkSync.mirror.xyz/HJ2Pj45EJkRdt5Pau-ZXwkV2ctPx8qFL19STM5jdYhc
ทุกๆวันนี้ประสบการณ์การใช้งานอาจจะยังไม่ค่อยดีมากนัก เนื่องจากมีความล่าช้า การอัปเกรดครั้งนี้จะช่วยยกระดับการทำงานของ zksync ได้ดียิ่งขึ้น โดยหัวใจสำคัญจะแบ่งออกเป็น 2 หัวข้อใหญ่ๆคือ
SNARK-based proof ที่ทีม zksync ใช้อยู่ทุกวันนี้ยังไม่สามารถ scale เพื่อรองรับธุรกรรมจำนวนมากๆแบบ real-time บน zk stack ที่เป็น hyperchain ที่มีแผนว่าจะมีการปรับใช้ในอนาคตได้ ซึ่งในอนาคตการสร้าง proof จะต้องเร็ว และ ถูก เพื่อการสร้าง interoperability และ fast finality กันระหว่าง hyperchain ซึ่งการอัปเกรด Boojum จะสามารถทำได้ดีขึ้นด้วยการเปลี่ยนจาก SNARK-based proof เป็น STARK-based proof ที่จะสามารถ scale ได้มากขึ้น แต่แน่นอนว่า proof size ของ STARK ใหญ่กว่า SNARK ซึ่งจะทำให้ค่าใช้จ่ายสูงเมื่อบันทึกลงบน Ethereum จึงได้ทำการ wrap STARK proof ด้วย SNARK และทำการบันทึกลงบน Ethereum ช่วยให้ลดค่าใช้จ่ายในการบันทึกข้อมูลลงลด
การอัปเกรดครั้งนี้เป็นอีกก้าวที่สำคัญในการลด hardware requirements ซึ่งนำไปสู่ความ Decentralized เนื่องจาก zk proof ปัจจุบันจำเป็นที่จะต้องใช้การประมวลผลที่ค่อนข้างสูง ซึ่งด้วยระบบปัจจุบันของทาง zkSync ต้องรัน Nvidia A100 โดยแต่ละอัน GPU แรมอย่างน้อย 80 GB ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยที่คนทั่วไปจะสามารถซื้อเครื่องคอมที่แรงขนาดนี้มาใช้งานได้ โดยการอัปเกรดครั้งนี้ทำให้ใช้ แรม GPU เหลือเพียงแค่ 16 GB เท่านั้น โดยอนาคตอาจจะลดเปคลงได้อีกโดยอาจจะใช้ CPU-based ที่แรมเพียงแค่ 64 GB ก็สามารถทำได้
ณ ปัจจุบัน Boojum ได้ live on mainnet แล้ว แต่จะเป็น “mainnet shadow mode” หมายความว่าตอนนี้ยังรันระบบเก่าควบคู่กับระบบใหม่ จุดประสงค์คือเป็นการทดสอบระบบว่าสามารถทำงานจริงได้ดีหรือไม่ก่อนที่จะมีการ fully migrating และ code-based ของ boojum เป็น open-source คนอื่นสามารถเอาไปใช้ได้ แต่ ณ ปัจจุบันยังไม่เสร็จสมบูรณ์
การอัปเกรดที่เรียกว่า Boojum ครั้งนี้จะส่งผลดีกับ zkSync เป็นอย่างมาก เนื่องจากเป็นการแก้ปัญหาคอขวดในการ scale และ ยังช่วยให้ลด hardware requirements ที่จะปูทางไปสู่ความเป็น Decentralized ที่มากขึ้นในอนาคต มากไปกว่านั้นยังลดต้นทุนในการบันทึกลง L1 อีกด้วย ช่วยให้การ move นี้ของ zkSync มีความน่าสนใจเป็นอย่างมาก และ ด้วย zk-rollups เป็นเทคโนโลยี ที่ vitalik เคยกล่าวไว้ว่าจะเป็น endgame solution เพราะว่าหากทีมมีการพัฒนาไปเรื่อยๆแล้ว Optimistic rollups จะไม่สามารถสู้ zk-rollups ได้เลย เนื่องด้วย zk-rollups นั้นมีความปลอดภัยสูงกว่า, มี Time to finality ที่เร็วกว่า เป็นต้น การที่ทีมมีการพัฒนาอยู่ตลอดก็ยิ่งตอกยํ้าว่า zk-rollups จะมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นแน่นอนในอนาคต
