Gamefi/Metaverse là một trong những câu chuyện quan trọng nhất của Web3. Tính đến cuối tháng 10, số lượng người dùng hoạt động hàng ngày (DAU) của game Web3 đạt 5,3 triệu, thể hiện tiềm năng thị trường khổng lồ. Khác với ứng dụng Web2.5, Gamefi/Metaverse sẽ triển khai toàn bộ logic của trò chơi trên blockchain, trực tiếp sử dụng blockchain làm máy chủ trò chơi, đảm bảo mọi hoạt động của người dùng đều xảy ra trên chuỗi, mang lại các lợi thế đáng kể như phi tập trung, đáng tin cậy và khả năng kết hợp. Tuy nhiên, khi ôm ấp Web3, các trò chơi truyền thống vẫn đối mặt với những thách thức lớn về hiệu suất, khả năng mở rộng và quyền riêng tư. Nova là một giải pháp gấp, hứa hẹn sẽ làm lại cục diện của game, dẫn dắt game Web3 bước vào kỷ nguyên mới.
Điều gì là Nova
Nova [1] là một hệ thống chứng minh đệ quy dựa trên giải pháp gấp, được thiết kế đặc biệt cho R1CS, có thể hiện thực hóa một cách hiệu quả tính toán có thể xác minh tăng dần (IVC). IVC là một nguyên tố mã hóa, có nghĩa là chứng minh tính chính xác của từng bước kết quả, đảm bảo rằng mọi bước đều được thực hiện chính xác theo kết quả trước đó, cho phép một bên có thể trình bày tính toàn vẹn của quá trình thực hiện chương trình máy tính nhất định.
Trước tiên, IC (Tính toán tăng dần) là gì? IC là việc áp dụng đệ quy cùng một hàm F để thực hiện tính toán, nghĩa là thông qua trạng thái ban đầu, sau khi lặp lại sẽ thu được trạng thái mới, như trong hình 1.a. Nếu hàm F còn chứa một mạch xác minh, thì sẽ thu được IVC (Tính toán có thể xác minh tăng dần). IVC cho phép Prover chứng minh với Verifier, và tại mỗi bước sẽ tạo ra một bằng chứng gọn, đảm bảo rằng quá trình tính toán từ đầu đến bước thứ i là chính xác, như trong hình 1.b. Có thể thấy, phương pháp này có thể chia các tính toán/câu lệnh lớn thành các khối nhỏ hơn, sau đó có thể thực hiện hiệu quả hơn các khối mã lặp lại.
Nova đề xuất một giải pháp gấp sáng tạo, kết hợp hai R1CS instance và witness-instance tương ứng của chúng thành một. So với IVC dựa trên Snark, Nova không cần xác minh chứng minh Snark trước đó trong mỗi lần đệ quy, do đó có các đặc điểm sau:
- Không cần thiết lập đáng tin cậy
- Không cần tính toán FFT, cũng không cần đường cong elip thân thiện với ghép cặp
- Thời gian xác minh không đổi
- Chỉ dành cho R1CS instance, sẽ kết hợp 2 R1CS instance thành 1 R1CS instance
Tại sao là Nova
Triển vọng của game Web3 rộng mở, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức. Trước tiên, đối với các trò chơi tốc độ nhanh và thời gian phản hồi lệnh thường tính bằng mili giây, hầu hết các blockchain hiện tại vẫn chưa có khả năng hỗ trợ chạy các trò chơi hiệu suất cao. Thứ hai, khi khối lượng giao dịch tăng lên, blockchain có thể trở nên chật hẹp, dẫn đến độ trễ và ảnh hưởng đến trải nghiệm.
Để giải quyết những vấn đề này, chúng tôi đã khám phá một phương pháp gọi là Game Rollup. Game Rollup tập hợp các lệnh vận hành trò chơi vào cùng một mạch, sau đó tạo ra một bằng chứng và tải lên chuỗi để xác minh, sử dụng hệ thống chứng minh Groth16. Nhờ cách này, người chơi có thể thực hiện nhiều thao tác hơn trước khi tương tác với blockchain, tận hưởng trải nghiệm chơi game lâu hơn, tránh phải chờ đợi xác nhận trên chuỗi sau mỗi thao tác.
Cụ thể, mạch Rollup của chúng tôi cũng có thể được biểu diễn dưới dạng IVC:
trong đó F là hàm lượt chơi của trò chơi.
Lấy ví dụ về trò chơi 2048 của chúng tôi, đây là phiên bản chuỗi của trò chơi trượt câu đố cổ điển. Thách thức lớn nhất trong thiết kế 2048 là thiết kế hàm F. Bởi vì trong trò chơi 2048, mỗi lượt có bốn lệnh đầu vào có thể là lên, xuống, trái, phải, để tương thích với bốn loại đầu vào này, thiết kế mạch F cần rất tinh tế, vì nó khác với việc triển khai logic 2048 trên hợp đồng thông minh thông qua các câu lệnh if đơn giản (ví dụ: if up {}, else if down {}...). Tuy nhiên, mạch không hỗ trợ cấu trúc if-else trực tiếp, chúng tôi sẽ thảo luận về điều này cụ thể trong bài tiếp theo.
Solana là một blockchain công khai có hiệu suất cao, có thể cung cấp tốc độ xác nhận giao dịch tương đối nhanh, nhưng ngay cả khi triển khai trò chơi 2048 [2] trên đó, trải nghiệm vẫn chưa đạt được độ mượt mà mong muốn. Ngược lại, phương pháp Game Rollup của chúng tôi cung cấp trải nghiệm chơi game mượt mà hơn nhiều, điều này cũng chứng minh ưu thế của Game Rollup trong việc cải thiện hiệu suất game, tuy nhiên phương pháp này vẫn còn một số hạn chế, vì nó chỉ là một cách triển khai sơ khai nhất của IVC:
- Prover yêu cầu Ω(i * |F|) bộ nhớ
- Bằng chứng không thể cập nhật tăng dần
Cho đến khi chúng tôi gặp và nghiên cứu sâu về Nova, chúng tôi có cảm giác "gặp lại là thương", vì nó đã vượt qua những hạn chế của Game Rollup, hứa hẹn sẽ giải quyết các vấn đề về hiệu suất và khả năng mở rộng trong game Web3. Dưới đây là kết quả so sánh hiệu suất giữa Game Rollup và Nova khi áp dụng vào trò chơi 2048 của chúng tôi:
Tóm lại
Nova không chỉ có hiệu suất vượt trội, mà còn có hiệu quả sử dụng bộ nhớ cao, điều này rất quan trọng đối với các mạch lớn, vì Groth16 yêu cầu SRS lớn và tiêu tốn bộ nhớ, Nova vẫn có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường bộ nhớ thấp. Hiện nay, một số ZKVM cũng đã bắt đầu xây dựng dựa trên Nova, ví dụ như Nexus [3]. Chúng tôi tin rằng Nova sẽ mang lại hiệu suất và khả năng mở rộng chưa từng có cho game Web3, trở thành công nghệ then chốt thúc đẩy sự phát triển của game Web3. Zypher đã thiết lập mối quan hệ đối tác chiến lược chặt chẽ với Nexus, đang tích cực hợp tác để áp dụng hệ thống ZKVM dựa trên Nova của Nexus để tạo ra cơ sở hạ tầng ứng dụng phi tập trung thế hệ tiếp theo.
Tham khảo:
[1] https://eprint.iacr.org/2021/370
