10 ล้านรอบ/วินาที Jolt เวอร์ชันแลตทิซยังอยู่ขั้น Alpha

เครื่องเสมือนพิสูจน์ทราบศูนย์ (zkVM) “Jolt” เปลี่ยนวิธีการคอมมิตพหุนาม (polynomial commitment) จากเดิมที่ใช้เส้นโค้งวงรี (elliptic curve) มาเป็นโครงสร้างแบบแลตทิซ (lattice) พร้อมนำเสนอทั้งความปลอดภัยระดับหลังควอนตัมและประสิทธิภาพการพิสูจน์ที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ในคลังโค้ดสาธารณะ Jolt ยังถูกระบุว่าอยู่ในขั้น Alpha ซึ่งหมายความว่าต้องผ่านการตรวจสอบเพิ่มเติมก่อนนำไปใช้งานจริง

a16z crypto (Andreessen Horowitz Crypto) ระบุในเอกสารทางเทคนิคว่า ได้เปลี่ยนวิธีคอมมิตพหุนามของ Jolt จาก “Dory” เป็น “Akita” ซึ่งเป็นระบบที่อิงโครงสร้างแลตทิซ โดย Akita อิงสมมติฐาน Module-SIS และตั้งเป้าระดับความปลอดภัยที่ 128 บิต

การคอมมิตพหุนามเป็นเทคนิคที่พิสูจน์ได้ว่าการคำนวณนั้นถูกต้อง โดยไม่ต้องเปิดเผยผลลัพธ์การคำนวณโดยตรง ส่วน Jolt ใช้โครงสร้างที่ตรวจสอบผลการทำงานของโปรแกรม RISC-V ด้วยการพิสูจน์ทราบศูนย์

การเปลี่ยนแปลงครั้งนี้คือการแทนที่องค์ประกอบหลักบางส่วนของการพิสูจน์ใน Jolt ด้วยสมมติฐานเข้ารหัสที่สามารถรับมือการโจมตีจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ สมมติฐานตระกูลเดียวกับ Module-SIS ยังถูกใช้ในวิธีลายเซ็นดิจิทัลต้านทานควอนตัม ML-DSA และกลไกตั้งค่ากุญแจ ML-KEM ที่กำหนดมาตรฐานโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติสหรัฐฯ (NIST)

ระดับการปรับปรุงประสิทธิภาพแตกต่างกันไปตามฮาร์ดแวร์และโครงสร้างการเข้ารหัส บนโน้ตบุ๊กเครื่องเดียวกัน Jolt เวอร์ชันเดิมที่ใช้เส้นโค้งวงรีพิสูจน์ได้มากกว่า 1 ล้านรอบต่อวินาทีของ RISC-V RV64IMAC ขณะที่ Jolt เวอร์ชันแลตทิซทำได้มากกว่า 2 ล้านรอบต่อวินาที

ในสภาพแวดล้อม GPU ของ MacBook ที่ใช้ Apple Metal Jolt เวอร์ชันแลตทิซประมวลผลได้มากกว่า 10 ล้านรอบต่อวินาที ขณะที่ Jolt เวอร์ชันเส้นโค้งวงรีที่ใช้ Metal บน MacBook เครื่องเดียวกันก็ทำความเร็วได้ราว 4 ล้านรอบต่อวินาทีเช่นกัน ดังนั้นคำกล่าวที่ว่า “เร็วกว่าเดิม 3 เท่า” จึงต้องตีความแยกตามเงื่อนไข CPU และ GPU

ปัจจัยเบื้องหลังความเร็วที่เพิ่มขึ้นคือขนาดของฟิลด์ (field) โดยวิธีเส้นโค้งวงรีทำงานบนฟิลด์ขนาด 256 บิต ขณะที่โครงสร้างแลตทิซสามารถให้ระดับความปลอดภัยใกล้เคียงกันได้ด้วยฟิลด์ขนาด 128 บิต ซึ่งช่วยลดต้นทุนการคูณสมาชิกของฟิลด์

อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบดังกล่าวเป็นผลจากการทดสอบประสิทธิภาพภายในองค์กรเอง โดยใช้วิธีการพัฒนาและฮาร์ดแวร์เฉพาะเจาะจง จึงยังไม่สามารถยืนยันได้ว่า zkVM หรือสภาพแวดล้อมการทำงานอื่นจะได้ผลการปรับปรุงในอัตราส่วนเดียวกัน

ขนาดของหลักฐานพิสูจน์ (proof size) ถูกระบุว่าต่ำกว่า 100KB ขณะที่เอกสารสัมมนาเรื่อง Akita ของคณะวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยแห่งชาติโซล ระบุว่าการทดลองแยกต่างหากซึ่งประมวลผลพหุนามขนาด 2^26 บนฟิลด์ 128 บิตด้วยชิป M4 Max ได้ขนาดหลักฐานพิสูจน์อยู่ที่ 106KB

ตัวเลขทั้งสองมาจากเงื่อนไขการพัฒนาและการทดลองที่ต่างกัน กล่าวคือ ตัวเลขต่ำกว่า 100KB เป็นผลตามเงื่อนไขที่ a16z crypto อธิบายไว้ ส่วน 106KB เป็นค่าจากการทดสอบประสิทธิภาพอีกชุดหนึ่งที่แยกต่างหาก จึงควรแยกพิจารณา

การพัฒนา Akita มีทีมวิจัยและวิศวกรจาก LayerZero เข้าร่วม โดยร่วมมือกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย และ a16z crypto ทาง LayerZero นำเสนอ Akita ในฐานะเทคโนโลยีพื้นฐานแบบโอเพนซอร์สที่สามารถนำไปใช้กับระบบพิสูจน์ทราบศูนย์อื่นได้ด้วย

LayerZero อธิบายว่า Akita เป็นเทคโนโลยีที่ “พร้อมใช้งานจริง” (production-ready) ในทางตรงกันข้าม คลังโค้ดสาธารณะของ Jolt จาก a16z ยังระบุว่า Jolt อยู่ในขั้น Alpha และระบุชัดเจนว่ายังไม่เหมาะสำหรับการใช้งานจริงในขณะนี้

ด้วยเหตุนี้ การเปิดเผยข้อมูลครั้งนี้จึงควรมองว่าเป็นการเปิดเผยทางเทคนิคเพื่อทดสอบองค์ประกอบและประสิทธิภาพของ zkVM ยุคหลังควอนตัม มากกว่าจะเป็นการประกาศความพร้อมใช้งานจริง เนื่องจากการเปิดเผยทางเทคนิค การนำไปใช้งานจริงในบริการบล็อกเชน และการตรวจสอบความปลอดภัย ถือเป็นขั้นตอนที่แยกจากกัน

รายงานก่อนหน้านี้ของ TokenPost เกี่ยวกับ Jolt เวอร์ชันแลตทิซ เคยนำเสนอการเปลี่ยนจาก Dory เป็น Akita ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วและลดขนาดของการพิสูจน์มาแล้ว ขณะที่ข้อมูลครั้งนี้เน้นความแตกต่างของประสิทธิภาพระหว่างสภาพแวดล้อม CPU และ GPU รวมถึงขั้นความพร้อมเชิงพาณิชย์ของ Akita

a16z crypto ระบุว่าจะเผยแพร่งานวิจัยฉบับต่อไปเพื่อเพิ่มคุณสมบัติการไม่เปิดเผยข้อมูล (zero-knowledge) ให้กับ Jolt แต่ยังไม่ได้ระบุกำหนดเวลาเผยแพร่ที่ชัดเจน ส่วนประสิทธิภาพการทำงานต่อเนื่องบนเครือข่ายบล็อกเชนจริงและอุปกรณ์มือถือจะได้รับการยืนยันผ่านงานวิจัยฉบับต่อไปและการทดสอบประสิทธิภาพโดยอิสระ