Favorit Baru Vitalik Buterin: Apa itu Protokol GKR?

Ethereum salah satu pendiri Vitalik Buterin memiliki mengungkapkan minatnya yang semakin besar pada kerangka kriptografi yang dikenal sebagai Protokol Goldreich–Kahan–Rothblum (GKR)Dia menggambarkannya sebagai bagian penting dari teknologi yang menggerakkan banyak mobil tercepat saat ini. pembuktian pengetahuan nol (ZK) sistem.

Dalam karyanya artikel terbaruButerin menjelaskan bahwa GKR dapat memangkas biaya pembuktian secara drastis dengan menghilangkan kebutuhan untuk memproses lapisan data perantara. Sebaliknya, GKR hanya berfokus pada komitmen input dan output, yang memungkinkan perhitungan dibuktikan jauh lebih efisien.

Secara sederhana, GKR membantu pembuktian ZK—alat yang membuktikan perhitungan telah dilakukan dengan benar—berjalan lebih cepat dan lebih murah.

Dasar-Dasar: Apa yang Dilakukan Protokol GKR

Protokol GKR adalah sistem bukti kriptografi Dirancang untuk memverifikasi komputasi kompleks dengan lebih sedikit pekerjaan. Sangat efisien untuk tugas-tugas yang melibatkan banyak operasi kecil yang diulang di beberapa lapisan—seperti fungsi hash atau pemrosesan jaringan saraf.

Alih-alih mencatat setiap langkah komputasi, GKR menyederhanakan prosesnya. GKR hanya memeriksa titik awal dan akhir, melewatkan sebagian besar proses yang terjadi di antaranya. Desain ini membuatnya cocok untuk keduanya. ZK-bukti dan bukti inferensi pembelajaran mesin, yang memiliki pola struktural serupa.

Konsep "komputasi batch × multi-lapis" inilah yang mendasari efisiensi GKR. GKR memproses kumpulan data besar melalui beberapa lapisan, tetapi menghindari komitmen kriptografi yang redundan, dan hanya menyimpan data yang penting.

Mengapa GKR Penting untuk Pembuktian Tanpa Pengetahuan

Bukti tanpa pengetahuan (zero-knowledge proof) merupakan inti dari rencana skalabilitas jangka panjang Ethereum. Bukti ini memungkinkan satu pihak untuk membuktikan bahwa suatu komputasi benar tanpa menunjukkan semua data yang terlibat. Namun, sebagian besar sistem ZK—seperti SNARK atau STARK—memakan daya komputasi yang besar karena harus menangani setiap lapisan komputasi.

Protokol GKR mengatasi hambatan ini.

Menurut Buterin, ketika digunakan untuk pembuktian Fungsi hash Poseidon2, GKR dapat mengurangi biaya pembuktian teoritis dari 100x menjadi sekitar 10x—sebuah peningkatan besar dibandingkan STARK tradisional.

Sederhananya, ia dapat membuat ZK-proof 10 kali lebih cepat dan lebih murah.

Temukan Proyek yang Menjanjikan...

Proyek yang Menjanjikan...

(Iklan)

Artikel berlanjut...

Komponen Kunci di Balik Efisiensi GKR

1. Lebih Sedikit Komitmen

Bukti STARK tradisional memerlukan komitmen—ringkasan kriptografi—di setiap lapisan perantara komputasi. Setiap komitmen melibatkan operasi hashing dan polinomial yang berat.
GKR menghindari hal ini dengan hanya berkomitmen pada Input dan output, menghemat ribuan operasi per bukti.

2. Protokol Sumcheck

Di jantung GKR terletak cek sum, suatu metode untuk memverifikasi bahwa perhitungan besar telah dilakukan dengan benar tanpa melakukannya lagi.

Setiap “putaran” dari sumcheck mengonfirmasi bahwa hubungan matematika tertentu berlaku di semua lapisan data. Proses ini ringan dan dapat diparalelkan, yang berarti skalanya baik pada GPU atau CPU multi-inti.

3. Trik Gruen dan Penggabungan Linear

Buterin juga menyebutkan optimasi seperti Trik Gruen dan pengelompokan linier, yang semakin memangkas biaya memori dan komputasi. Metode ini memungkinkan beberapa komputasi serupa berbagi langkah verifikasi, alih-alih mengulanginya satu per satu.

4. Putaran Parsial dan Hashing Poseidon2

Dalam artikelnya, Buterin menggunakan Fungsi hash Poseidon2 sebagai contoh praktis. Poseidon2 sering digunakan dalam sistem ZK karena desainnya yang ramah aritmatika. GKR mengoptimalkannya dengan putaran parsial—siklus matematika yang lebih ringan yang hanya menyimpan elemen kubik pertama—menghemat waktu tanpa mengurangi integritas pembuktian.

Bagaimana GKR Terintegrasi dengan Protokol Lain

Kerangka kerja GKR dapat dikombinasikan dengan sistem pembuktian lainnya seperti Lipatan Dasar dan GRATIS (Fast Reed–Solomon Interactive Oracle Proofs of Proximity). Integrasi ini memungkinkan bukti berbasis GKR untuk mempertahankan komitmen polinomial, persyaratan untuk banyak implementasi ZK yang dapat diskalakan.

Dalam pengaturan ini, GKR bertindak sebagai “mesin” untuk komputasi, sementara sistem seperti BaseFold atau FRI menangani pengkodean data dan konsistensi verifikasi.

Membandingkan GKR dengan STARK

STARK (Argumen Pengetahuan Transparan yang Dapat Diskalakan) telah lama menjadi standar untuk bukti ZK transparan. STARK aman dan tanpa kepercayaan, tetapi membutuhkan komputasi yang tinggi.

Buterin memperkirakan bahwa GKR mengurangi biaya teoritis sebesar hingga 100x dibandingkan dengan sistem berbasis STARK tradisional. Implementasi di dunia nyata menunjukkan hasil yang lebih baik—terkadang di bawah 10x overhead.

Namun, ia mencatat bahwa angka-angka ini bergantung pada optimasi perangkat keras. Dalam praktiknya, pengacakan memori selama sumcheck dapat memperlambat proses, tetapi karena struktur GKR sangat paralel, kinerjanya masih berskala lebih baik daripada metode hashing standar.

Bukanlah Pengetahuan Nol itu Sendiri

Satu perbedaan penting: GKR bukanlah protokol tanpa pengetahuan dengan sendirinya. Itu menyediakan kekompakan—artinya membuat bukti lebih kecil dan lebih cepat—tetapi tidak menyembunyikan informasi.

Untuk menambah privasi, bukti GKR dapat dibungkus di dalam ZK-SNARK or ZK-STARK Sistem ini. Pelapisan ini memungkinkan pengembang untuk menggabungkan peningkatan kinerja GKR dengan manfaat kerahasiaan dari bukti tanpa pengetahuan yang sesungguhnya.

Aplikasi Praktis GKR

Vitalik menyoroti bagaimana desain GKR cocok untuk berbagai tugas komputasi berat. Contohnya meliputi:

• Verifikasi hash: membuktikan bahwa jutaan hash dihitung dengan benar.
• Validasi blockchain: memungkinkan pembuktian ZK-EVM yang lebih cepat untuk Ethereum Layer 1.
• Bukti pembelajaran mesin: memverifikasi langkah-langkah inferensi model bahasa besar dengan komputasi minimal.

Karena GKR cocok dengan komputasi kriptografi dan gaya AI, GKR dapat memainkan peran penting dalam ZK-ML (pembelajaran mesin tanpa pengetahuan) sistem.

Tantangan Fiat–Shamir: Diperlukan Kehati-hatian

Buterin juga menambahkan catatan peringatan. Meskipun GKR mempercepat komputasi, efisiensinya memiliki konsekuensi—risiko prediktabilitas di sirkuit tertentu yang menggunakan Heuristik Fiat–Shamir.

Metode ini mengubah bukti interaktif menjadi bukti non-interaktif menggunakan fungsi hash, tetapi jika diterapkan secara sembarangan, metode ini dapat menyebabkan keacakan yang dapat diprediksi, sehingga melemahkan keamanan. Buterin menyarankan desain sirkuit yang cermat untuk mencegah kerentanan semacam itu.

Kesimpulan

Protokol GKR merepresentasikan pergeseran dalam cara penyusunan bukti kriptografi. Alih-alih memberikan komitmen berlebih pada setiap langkah perantara, protokol ini menyederhanakan proses hingga hanya elemen-elemen penting.

Untuk Ethereum dan sistem blockchain lain yang mengejar verifikasi yang lebih cepat dan lebih murah, GKR menawarkan jalur praktis. Ini bukan janji pemasaran, melainkan serangkaian teknik matematika yang telah mendukung gelombang pembuktian kecepatan tinggi berikutnya di bidang ZK dan AI.

Sumber daya

1. Tutorial GKR - artikel oleh Vitalik Buterin: https://vitalik.eth.limo/general/2025/10/19/gkr.html

2. Platform Vitalik Buterin X: https://x.com/VitalikButerin

3. Tentang Bukti Pengetahuan Nol: https://www.chainalysis.com/blog/introduction-to-zero-knowledge-proofs-zkps/