Markterweiterung & Technische Evolution

Der Coprozessor-Sektor hat seit 2024 ein bemerkenswertes Wachstum verzeichnet, wobei mehrere wichtige Entwicklungen die Landschaft neu gestalten:

• ZK Coprozessor Annahme: Die unternehmensweite Integration von ZK-Coprozessoren hat seit Ende 2024 um 215% zugenommen, wobei Finanzinstitute die Implementierung zur historischen Transaktionsverifizierung anführen
• Funktionalität für die Interoperabilität von Blockchains: Große Plattformen haben sich über die ausschließliche Funktionalität von Ethereum hinaus ausgeweitet, wobei jetzt 73% die Überprüfung von Multi-Chain-Daten unterstützen.
• Standardisierte APIs: Die im ersten Quartal 2025 gegründete Coprozessor-Standardallianz hat einheitliche Schnittstellen eingerichtet, die die Integrationskomplexität für Entwickler um ca. 60 % reduzieren.

Technische Durchbrüche

Bedeutende Fortschritte wurden bei den Kerntechnologien erzielt, die die Coprozessoren antreiben:

Projektentwicklung & Wettbewerbslandschaft

Axiom

Axiom hat seine Marktführerschaft durch die Einführung beibehaltenAxiomOS, ein Betriebssystem für Datenverfügbarkeit, das mit wichtigen L2-Lösungen integriert ist. Ihre Enterprise-Grade-Coprocessing-Suite unterstützt jetzt Echtzeit-Datenstreaming mit ZK-Gültigkeitsnachweisen.

Brevis

Nach ihrer erfolgreichen Integration mit EigenLayer hat Brevis bereitgestellt Brevis Nexus, die die Coprozessorfunktionen über 9 große Blockchain-Netzwerke hinweg verbindet. Ihre parallele Verarbeitungsarchitektur kann jetzt 5.000+ gleichzeitige Verifizierungsanfragen verarbeiten.

Herodotus

Herodotus hat seine Starknet-Integration genutzt, um Temporäre Brücken, ermöglicht Smart Contracts den Zugriff auf Cross-Chain-Historiendaten mit 97 % geringeren Gebühren als herkömmliche Methoden. Ihr Partnerschaftsprogramm umfasst jetzt 40+ wichtige DeFi-Protokolle.

Aufstrebende Spieler

Neueinsteiger haben sich auf spezialisierte vertikale Anwendungen konzentriert:

• Quantum Data Systems: Optimiert für die Datenverifizierung im Hochfrequenzhandel
• ChronosLabs: Mit Spezialisierung auf regulatorische Compliance und historische Prüfpfade
• ZKHistory: Ausrichtung auf die Analyse von historischen Daten auf institutionellem Niveau mit integrierten Vertraulichkeitsfunktionen

Integration mit Web3-Infrastruktur

Coprozessoren werden zunehmend zu einer grundlegenden Schicht der Web3-Infrastruktur:

• Die Integration mit Kontenabstraktionssystemen ermöglicht eine erweiterte Authentifizierung basierend auf dem historischen Nutzerverhalten
• DeFi-Protokolle nutzen Coprozessoren für die dynamische Risikobewertung basierend auf historischen On-Chain-Aktivitäten
• Governance-Systeme implementieren verantwortliche Abstimmungsmechanismen durch die Überprüfung der historischen Beteiligung

Zusammenfassung

Die Coprozessor-Landschaft hat sich bis 2025 erheblich weiterentwickelt und hat sich von einer experimentellen Technologie zu einer essenziellen Web3-Infrastruktur transformiert. Technische Verbesserungen haben die Kosten dramatisch gesenkt und die Fähigkeiten erweitert, wodurch der Zugriff auf historische Daten für Mainstream-Anwendungen praktikabel wurde. Während Standardisierungsbemühungen fortgesetzt werden und die Cross-Chain-Funktionalität erweitert wird, etablieren sich Coprozessoren als die kritische Verbindung zwischen dem gegenwärtigen Zustand der Blockchain und ihrem historischen Rekord, was eine neue Generation intelligenter, kontextbewusster dezentralisierter Anwendungen ermöglicht.

2024 Coprozessor Track Analyse

Dieser Artikel bietet eine umfassende Übersicht über die Entwicklung und Ursprünge von Coprozessoren, analysiert die technischen Stapel und Wettbewerbsvorteile verschiedener Konkurrenten in der aktuellen Spur und erläutert, wie Coprozessoren am Beispiel von Axiom arbeiten.

Was ist ein Coprozessor?

Mo Dong, der Mitbegründer von Celer Network und Brevis, glaubt, dass ein Coprozessor im Grunde ein Werkzeug ist, das "intelligenten Verträgen die Fähigkeit von Dune Analytics verleiht."

In einfachen Worten können aktuelle allgemeine Smart Contracts nicht auf historische Daten zugreifen. Beispielsweise benötigte ich beim Arbeiten an einem Liquiditätsmanagementprotokoll historische Preisdaten, um zu berechnen, wie oft und zu welchen Kosten Liquiditätsanbieter den Preisbereich in einer AMM überschritten haben. Wir mussten uns auf einen kettenbasierten Indexdienst wie The Graph's GraphQL API verlassen, da Aggregations-, Such- und Filterungsaufgaben nicht allein durch Vertragsinteraktion durchgeführt werden können. Tatsächlich ist selbst das Indizieren von Standard-Blockchain-Transaktionsdaten eine Herausforderung, geschweige denn das Lesen komplexerer Daten als grundlegende Informationen.

In Bezug auf Liquiditätsmanagementprotokolle erfordert die Bewertung der historischen Leistung vorhandener Testpools oder Benutzerpools immer noch die Verwendung der API eines kettengehosteten Indexdienstes. Diese Daten werden dann manuell in Excel berechnet. Gibt es einen Dienst, der diesen Prozess vereinfachen kann, indem er Dapp-Smart-Verträgen die Möglichkeit bietet, diese Daten direkt zu aggreGate.io, zu filtern und zu analysieren? Coprozessoren sind darauf ausgelegt, das Problem zu lösen.

Warum wird es als Coprozessor bezeichnet?

In frühen Computersystemen konnte der CPU-Prozessor oft nur grundlegende Operationen ausführen. Er musste mit einem dedizierten "Coprozessor" gekoppelt werden, um spezifische Arten von Rechenaufgaben durchzuführen, wie z.B. Gleitkommaoperationen, um die Leistung zu verbessern.

Jetzt können wir Ethereum als einen riesigen Supercomputer betrachten. Smart Contracts auf der ganzen Welt können nur auf On-Chain-Daten aus dem aktuellen Block zugreifen, nicht jedoch auf historische Daten, einschließlich Transaktionsaufzeichnungen und Kontostandsänderungen. Dies liegt daran, dass das Design von Ethereum keinen Weg für Smart Contracts bietet, auf diese historischen Daten zuzugreifen.

Der Zugriff auf historische Daten, um deren Vertrauenswürdigkeit zu gewährleisten, erfordert eine kryptographische Methode, die historische Datensätze mit dem aktuellen Block verknüpft. Das Berechnen und Überprüfen dieses Nachweises in einem Smart Contract kann jedoch zeitaufwändig und kostspielig sein. Alternativ können Abfragen über Speicherknoten durchgeführt werden, aber Smart Contracts können nicht direkt mit ihnen interagieren, und es gibt ein Vertrauensproblem. Wie also können wir dieses Vertrauensproblem lösen und verifizierbare Berechnungen ermöglichen? Anders ausgedrückt, wie können wir einer dritten Partei erlauben, die Ergebnisse der Berechnung direkt auf Korrektheit zu überprüfen, ohne die Berechnung selbst erneut ausführen zu müssen? Die Lösung könnte in Coprozessoren liegen, die ähnlich wie frühe Computersysteme sind. Sie können die Rechenleistung von Smart Contracts auf Ethereum erweitern und ihnen die neue Fähigkeit geben, auf historische Daten zuzugreifen und komplexe Berechnungen durchzuführen.

Wie funktioniert typischerweise ein Coprozessor?

Im Allgemeinen lautet der Hauptarbeitsablauf eines Coprozessors, der Ethereum-Daten überprüft, wie folgt:

1. Abfrage historischer Daten und Durchführung relevanter Berechnungen in einer Off-Chain-Umgebung über einen Dienst;
2. Der Service wird irgendeine Art von Nachweis generieren, um zu beweisen, dass sein Betrieb vertrauenswürdig ist;
3. Die Dapp des Entwicklers wird mit dem auf Ethereum bereitgestellten Coprozessor-Vertrag interagieren, um den Nachweis zu überprüfen;
4. Nach Interaktion mit dem Coprozessor-Vertrag und Überprüfung des Ergebnisses kann die Dapp direkt auf die benötigten historischen Daten zugreifen, ohne zu vertrauen.

Projekte im Coprozessor- oder breiten überprüfbaren Berechnungsraum

Dieser Abschnitt analysiert hauptsächlich die wichtigsten technischen Stapel und Wettbewerbsvorteile der führenden Akteure im Koprozessorbereich.

Axiom

Als Pionier im Coprozessor-Bereich baut Axiom eine On-Chain-Dateninfrastruktur auf, um die Interaktion von Smart Contracts mit On-Chain-Daten zu vereinfachen. Axiom wird auch damit in Verbindung gebracht, das Konzept der Coprozessoren eingeführt zu haben. Später in diesem Artikel werden wir genauer darauf eingehen, wie ihr Coprozessor anhand von Axiom funktioniert.

Lagrange

Lagrange konzentriert sich auf Proof-of-State-Überkreuzungsketten und parallele Verarbeitungstechniken. Ihre Beweise können eine Überkreuzungskettenverifizierung ohne auf Überkreuzungsnachrichtenprotokolle wie zkBridge oder IBC angewiesen zu sein. Der parallele Beweiser von Lagrange eignet sich gut für Produkte, die eine erneute Staking einbeziehen, und festigt damit ihre Position im RaaS (Rollup as a Service)-Ökosystem.

Anders als sequenzielle Beweise können parallele Beweise ihre Arbeitslast gleichzeitig auf Tausende von Threads verteilen. Darüber hinaus kann ein erneutes Setzen auf EigenLayer sie sichern. Mit anderen Worten, dieser Ansatz des parallelen Rechnens und des parallelen Beweisens ermöglicht eine bessere horizontale Skalierbarkeit.

Ein realer Anwendungsfall ist die Anwendung von Lagrange auf AltLayer. AltLayer bietet aktive Verifizierungsdienste für Restaked Rollup an, um Entwicklern zu helfen, dezentrales Sequenzieren zu implementieren und die Korrektheit des Rollup-Zustands effizient zu verifizieren. Im März 2024 ging Lagrange eine Partnerschaft mit AltLayer ein, um parallele Beweiser für die Rollup-Co-Verarbeitung zu nutzen. Dies gewährleistet überprüfbare und vertrauenswürdige On-Chain-Daten und Berechnungsergebnisse für AltLayer's RaaS-Kunden.

Herodotus

Eng verbunden mit dem Starkware/Starknet-Ökosystem arbeitet Herodotus mit Projekten wie Snapshot zusammen. Sie nennen ihr Coprozessor-System "Storage Proof", das mit ZK-Beweisen kombiniert werden kann, um den datenübergreifenden Zugriff zwischen verschiedenen Ethereum-Schichten zu ermöglichen.

Quelle: Herodotus-Website

Das Speicherbeweissystem besteht aus drei Komponenten:

1. Inklusionsnachweise: Bestätigen Sie, dass Daten tatsächlich innerhalb der Datenstruktur von Ethereum vorhanden sind.
2. Beweise der Berechnung: Überprüfen Sie die Gültigkeit von mehrstufigen Workflows, insbesondere solchen, die Datenkonvertierung oder andere Operationen beinhalten.
3. ZK Proofs: Erlauben Sie Smart Contracts, die Gültigkeit von Beweisen zu bestätigen, ohne alle zugrunde liegenden Daten zu verarbeiten.

Alle On-Chain-Daten in einem Ethereum-Archivknoten können mithilfe des Speicherbeweissystems nachgewiesen werden.

Wie bei anderen Coprozessoren wird das Speicherprüfsystem außerhalb der Kette generiert und auf der Kette überprüft, wodurch der Ressourcenverbrauch auf der Kette minimiert wird. Es reduziert auch die zwischen den Ethereum-Schichten übertragenen Daten, indem nur der Blockhash oder der Akkumulator-Root zur Überprüfung gesendet wird.

Brevis

Entwickelt von Celer Network, ist Brevis eine Infrastruktur zur Erstellung verschiedener On-Chain-Datendienste, einschließlich ZK-Coprozessoren. Celer Network, ein Interoperabilitätsprotokoll, das von Mo Dong und Qingkai Liang gegründet wurde, sammelte 2019 4 Millionen Dollar in einem IEO (Initial Exchange Offering).

Celer Network hat einen Brevis-Vertrag on-chain bereitgestellt. Dieser Vertrag überprüft Beweise von Coprozessor-Anfragen und leitet die Ergebnisse über eine Rückruffunktion an den Vertrag der Dapp weiter. Entwickler können das Brevis-SDK nutzen, um Dapps den einfachen Zugriff auf historische On-Chain-Daten zu ermöglichen. Das SDK abstrahiert komplexe Schaltkreise und eliminiert die Notwendigkeit, dass Entwickler über Vorwissen von ZK-Beweisen verfügen. Das Brevis-SDK basiert auf dem von Consensys Linea entwickelten gnark-Framework. Darüber hinaus unterstützt Brevis den ZK-Leichtclient von Ethereum, der es ermöglicht, mit On-Chain-Daten von jeder Ethereum EVM-kompatiblen Blockchain zu arbeiten.

Quelle: Brevis-Dokumentation

Celer Network entwickelt derzeit coChain, eine Blockchain, die sich auf das RaaS-Ökosystem konzentriert und Brevis als Grundlage verwendet. coChain ist eine Blockchain, die auf dem Proof-of-Stake (PoS) Konsensalgorithmus basiert und Ethereum-Absteck- und Slashing-Dienste bereitstellen kann.

Slashing bezieht sich auf den Prozess, Validators zu bestrafen, die die Regeln im Ethereum PoS-Ökosystem verletzen, einschließlich Geldstrafen und Zustandsänderungen. Historisch gesehen war die Slash-Rate im Ethereum-Staking-Ökosystem sehr niedrig, wobei Daten darauf hindeuten, dass nur etwa 0,04% der Validators geslashed wurden.

coChain's einzigartiges Merkmal besteht darin, die Erzeugung von Coprozessor-Ergebnissen mit den Belohnungen und Bestrafungen des Ethereum-Stakings zu verknüpfen. Hier ist der Prozess:

1. Der Smart Contract sendet eine Coprozessor-Anforderung, und der PoS-Konsensmechanismus erzeugt das Coprozessor-Ergebnis;
2. Das PoS-generierte Ergebnis wird als „Vorschlag“ an die Blockchain übermittelt, der von einem Zero-Knowledge (ZK)-Beweis „herausgefordert“ werden kann;
3. Wenn die ZK-Beweis-Herausforderung erfolgreich ist und auf Fehlverhalten des Validators während des Staking hinweist, wird der entsprechende Einsatz des Validators direkt auf Ethereum gekürzt. Umgekehrt, wenn das durch PoS generierte Ergebnis nicht angefochten bleibt, kann die dapp das Coprozessor-Ergebnis direkt nutzen, ohne die Kosten für ZK-Beweise zu verursachen. Dieser „optimistische“ Ansatz für Beweis-Herausforderungen, ähnlich wie Optimismus, hält die Kosten niedriger.

Insgesamt kombiniert der Ansatz von coChain Anreize für Vertrauen/Überprüfung von Coprozessoren mit dem Ethereum-Staking-Ökosystem. In Zukunft wird es mit EigenLayer integriert, um die Nachweiskosten von ZK-Coprozessoren zu reduzieren.

Nexus

Nexus zkVM ermöglicht die Überprüfung jedes On-Chain-Berechnungsergebnisses. Sein einzigartiges Merkmal ist die Möglichkeit, ZK-Beweise auf der Grundlage von Faltungstechniken zu überprüfen. Nexus wurde 2022 gegründet und ist ein weiterer Akteur im zkVM-Bereich. Obwohl die Details noch nicht weit verbreitet sind, hat der Gründer Daniel Marin (Absolvent der Stanford University mit früherer Erfahrung bei Google) frühzeitige Forschungsarbeiten durch den Stanford Blockchain Club veröffentlicht.

Die ZK-Falttechnologie gilt als vielversprechender Zweig innerhalb der zkVM-Lösungen. Nexus zkVM unterstützt die Verifizierung sowohl von Faltbeweisen als auch von Akkumulationsschemata. Es zielt darauf ab, eine skalierbare, modulare und Open-Source-zkVM zu sein. Ihr technischer Stack umfasst groß angelegte parallelisierte Beweisaggregationsmechanismen basierend auf Incremental Verifiable Computation (IVC) und verschiedene Faltungsschemata wie Nova, CycleFold, SuperNova und HyperNova. Sie entwickeln auch das Nexus-Netzwerk, ein groß angelegtes parallelisiertes Beweis-Mining-Netzwerk, das auf Nexus zkVM aufgebaut ist.

Quelle: Nexus-Dokumentation, Nexus zkVM-Architektur

Vergleichstabelle der technischen Ansätze und Wettbewerbsvorteile im Coprozessor-Track

Wie Sie sehen können, haben verschiedene Projekte auf unterschiedlichen Ökosystemen (Ethereum EVM, RaaS, Cross-Chain, Ethereum Cross-Layer) basierend auf verschiedenen technischen Stacks, unterschiedlichen Nachweismethoden (Rollup vs. ZK) oder unterschiedlichen Lösungen innerhalb von ZK-Nachweisen (zk-SNARK, Faltungs-Nachweise, Akkumulationsschemata usw.) gewählt. Jedes hat seine Stärken und Schwächen bezüglich Wettbewerbsvorteilen und präsentiert letztendlich unterschiedliche Produktformen: Interaktive On-Chain-Verträge, SDKs und Netzwerke, die für verschiedene Zwecke konzipiert sind, wie z.B. Staking-Verifikationsnetzwerke und groß angelegte Verifikationsnetzwerke.

Quelle: By Author

Spezifische Operation der Coprozessoren: Der Fall von Axiom

Warum Axiom wählen?

Axiom ist ein ZK-Proof-Coprozessor, der für Ethereum entwickelt wurde. Es ermöglicht Smart Contracts den Zugriff auf historische On-Chain-Daten und gewährleistet die Vertrauenswürdigkeit der Off-Chain-Berechnung durch die ZK-Proof-Technologie. Axiom wurde von Jonathan Wang und Yi Sun im Jahr 2022 gegründet. Am 25. Januar 2024 kündigte Axiom auf Twitter an, dass es im Rahmen einer Serie-A-Finanzierung unter der Leitung von Paradigm und Standard Crypto 20 Millionen US-Dollar aufgebracht habe. Es ist das erste Projekt, das das Konzept des "Coprozessors" vorschlägt, und gehört auch zu den am stärksten von Risikokapital unterstützten Projekten in diesem Bereich.

Quelle: Axiom Official X Account

Geschichte von Axiom

Im Jahr 2017 erhielt Yi Sun einen Doktortitel in Mathematik vom MIT und arbeitete auch eine Zeit lang für ein Hochfrequenzhandelsunternehmen. Er begann, sich in das Gebiet der Kryptowährungen zu vertiefen und erkannte, dass der ZK-Beweis der Schlüssel zur Skalierbarkeit von Blockchains ist. Allerdings glaubte er zu dieser Zeit, dass die ZK-Technologie noch in den Anfängen steckte, und entschied sich daher, den Raum weiter zu beobachten. Erst gegen Ende des Jahres 2021 begann die ZK-Technologie Fahrt aufzunehmen, wobei Infrastruktur und Entwicklungstools allmählich reiften. Darüber hinaus stieß Yi Sun beim Aufbau von DeFi-Protokollen auf Probleme beim Zugriff auf historische Daten in von ihm geschriebenen Smart Contracts. All diese Faktoren führten zur Entstehung von Axiom.

Welche ZK Proof-Technologie verwendet Axiom?

Axiom verwendet derzeit das SNARK-Beweissystem, das auf den Halo2- und KZG-Backends sowie ZK-Beweiswerkzeugen wie Suchtabellen (LUTs) basiert. Früher waren ZK-Beweise komplex und schwer zu überprüfen. Suchtabellen sind eine Reihe von vorberechneten Werten, die es dem Beweiser ermöglichen, dem Verifizierer effizienter nachzuweisen, dass der Wert existiert.

Wie Axiom V2 funktioniert

Im Januar 2024 wurde Axiom V2 auf dem Ethereum-Hauptnetz live geschaltet, was den Zugriff auf Transaktionen, Quittungen, Vertragsdatenspeicher, Blockheader und andere Daten aus Smart Contracts ermöglicht. Dies bedeutet, dass es jetzt Zugriff auf alle historischen Daten im Ethereum-Hauptnetz unterstützt.

Mit den von Axiom entwickelten SDK-Tools können Entwickler Axiom-Schaltungen in Typescript schreiben, um Datenanfragen zu erstellen und Berechnungen anzupassen. Axiom ist der Konkurrenz voraus, weil es Smart Contracts sehr einfach macht, auf On-Chain-Daten zuzugreifen:

1. Entwickler verwenden das Axiom Typescript SDK, um Axiom-Schaltungen zu schreiben und ZK-Verifizierungsberechnungsanfragen für Ethereum-Historiendaten zu stellen;
2. Axiom führt die angeforderte Berechnung durch und erstellt einen ZK-Beweis, der die Korrektheit der Daten und Berechnungsergebnisse nachweist;
3. Entwickler implementieren eine Callback-Funktion im Smart Contract, um die Daten zu überprüfen und auszuführen, die von Axiom mit dem ZK-Proof-Ergebnis gesendet wurden;
4. Axiom-Abfragen werden durch Senden einer Transaktion On-Chain durchgeführt, und das zurückgegebene Ergebnis wird durch ZK-Beweis verschlüsselt, um seine Glaubwürdigkeit zu gewährleisten.

Allerdings unterstützt Axiom derzeit im Gegensatz zu Herodotus nicht die Abfrage historischer Daten von anderen Ethereum-EVM-Netzwerken oder L2-Netzwerken und konzentriert sich ausschließlich auf das Ethereum-Mainnet. Eine zukünftige Unterstützung für entsprechende Funktionen ist nicht ausgeschlossen.

Anwendungen von Axiom V2

Auf der Anwendungsschicht kann Axiom DApps bei der Implementierung der folgenden Funktionen unterstützen:

• Bieten Sie Belohnungen und Treueprogramme basierend auf den On-Chain-Aktivitätsaufzeichnungen der Benutzer an
• Implementiere Rechenschaftspflicht basierend auf dem On-Chain-Verhalten der Benutzer
• Orakel einrichten, die je nach Identität, Governance- und Abwicklungsanforderungen angepasst werden können

Fazit

Der aktuelle Marktführer im Coprozessorbereich, Axiom, hat eine ergänzende Beziehung zu leichten Knotenprojekten wie Succinct. Succinct versucht, den Ethereum-Konsens selbst zu beweisen, während Axiom jegliche historischen On-Chain-Daten basierend auf dem Konsens beweist, vorausgesetzt, das Konsensergebnis wird akzeptiert.

Das Gebiet des ZK-Beweises entwickelt sich schnell weiter mit innovativen Erfindungen wie Faltungsnachweisen, Akkumulationsschemata und großen Suchtabellen. Dieses Wachstum hat die Aufmerksamkeit auf Projekte wie Nexus gelenkt, die die neuesten Fortschritte in der ZK-Beweistechnologie unterstützen. Während ZK-Beweise immer mehr an Bedeutung gewinnen, werden auch andere Projekte wie Lagrange für die Bereitstellung von Nachweisen für Rollup durch parallele Beweisermerkungen bemerkt, wodurch eine Marktlücke geschlossen wird.

Laufende technologische Fortschritte haben die Leistung verschiedener Wissensnachweise verbessert, wodurch sich ihre Größe und Verifizierungskosten verringern. Dies erweitert ihr potenzielles Einsatzgebiet. In diesem Zusammenhang gewinnt die Flexibilität, die durch Modularisierung geboten wird, insbesondere im Coprozessor-Bereich, Anerkennung.