Vitalik Buterin stellt GKR vor: Ein schnelleres, skalierbareres Zero-Knowledge-Protokoll
Der Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin hat ein kryptographisches Protokoll namens GKR vorgestellt, eine Abkürzung für Goldwasser–Kalai–Rothblum, um Zero-Knowledge (ZK) Beweise erheblich schneller und skalierbarer zu machen.
Das Protokoll soll die Kosten für die Berechnung von ZK-Beweisen senken, die die Grundlage für Datenschutz- und Skalierungslösungen im gesamten Ethereum-Ökosystem bilden.
Wie GKR Beweise ohne umfangreiche Verpflichtungen beschleunigt
In einem detaillierten Tutorial auf seinem persönlichen Blog beschrieb Buterin, wie GKR arbeitet, um Berechnungen, die mehr als eine Datenebene betreffen, wie kryptographisches Hashing oder Inferenz neuronaler Netzwerke, effizienter zu gestalten.
Seinen Ausführungen zufolge erfordern traditionelle Systeme wie STARKs, dass Benutzer sich zu jedem Schritt einer Berechnung verpflichten, was bedeutet, Hunderte von Hash-Operationen für jedes Datenbyte durchzuführen. GKR hingegen überspringt diese Zwischenverpflichtungen vollständig und verpflichtet sich stattdessen nur zu den Eingaben und Ausgaben, was sowohl Zeit als auch Ressourcen erheblich reduziert.
Der Kernmechanismus verwendet einen mathematischen Prozess namens Sumcheck. Dieser ermöglicht es dem Beweiser und dem Verifizierer, komplizierte Berechnungen zu überprüfen, indem sie nur einige zufällig ausgewählte Punkte anstelle des gesamten Datensatzes betrachten.
Obwohl GKR selbst keine Privatsphäre bietet, kann es in bestehende ZK-SNARK- oder ZK-STARK-Systeme eingebunden werden, um Zero-Knowledge-Garantien zu liefern. In seinem Tutorial demonstrierte Buterin eine Implementierung, bei der GKR Millionen von Poseidon2-Hashfunktionen parallel bewies, eine in Blockchain-Operationen und sogar in KI-Arbeitslasten gebräuchliche Struktur.
Die theoretische Effizienz des Protokolls wird als sehr hoch eingeschätzt, wobei der Ethereum-Mitbegründer schätzt, dass es die Overhead-Kosten im Vergleich zu regulären STARKs um das 15-fache senken könnte. Tests in der realen Welt haben Verbesserungen von knapp unter dem 10-fachen gezeigt, was bedeutet, dass GKR-basierte Systeme große kryptographische Berechnungen für deutlich weniger Geld und Hardware überprüfen könnten als derzeit erforderlich ist.
Was GKR für Ethereum und darüber hinaus bedeutet
Die Einführung von GKR erfolgt nur wenige Wochen nachdem Buterin die Fortschritte des Lean Ethereum-Teams, das eine minimale zkVM für langfristige Skalierbarkeit entwickelt, gelobt hat.
Sein neues Protokoll könnte erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie Blockchain skaliert und wie kryptographisches Rechnen funktioniert. Für Ethereum stärkt es die Grundlage für ZK-Rollups, Netzwerke, die Transaktionen off-chain bündeln und kleinere Beweise an die Hauptkette senden, was sie schneller und kostengünstiger macht.
Jenseits der Blockchain bemerkte Buterin, dass das Design von GKR gut zu maschinellen Lernbeweisen passt, wo große Modelle korrekte Ausgaben nachweisen müssen, ohne die zugrundeliegenden Daten offenzulegen. Forscher untersuchen bereits, wie GKR in zk-ML-Inferenz und allgemeine Beweissysteme eingesetzt werden kann.
Die jüngste Verteidigung des Programmierers der 45-tägigen Unstaking-Warteschlange von Ethereum zeigt auch seinen allgemeinen Glauben, dass Netzwerksicherheit und langfristiges Vertrauen vor kurzfristiger Bequemlichkeit stehen sollten, ein Prinzip, das im Design von GKR genutzt wird, um es sowohl robust als auch skalierbar zu halten.
