Escrito por: Yue Xiaoyu
Gootor, fundador de Web3Caff, presentó un punto de vista muy importante, aquí se comparten algunas reflexiones adicionales:
Ethereum se está ZKificando, y los probadores ZK requieren aceleración de hardware; al igual que la minería de Bitcoin, hay dependencia de hardware, por lo que la minería ZK podría convertirse en un nuevo tipo de PoW.
El modelo económico de Ethereum podría eventualmente convertirse en una coexistencia de PoS y PoW, formando un nuevo modo de 'consenso híbrido'.
A continuación, observaremos la lógica subyacente de las ideas mencionadas.
1、Ethereum se está ZKificando
El principio básico de ZK (pruebas de conocimiento cero) es: una parte puede demostrar a otra parte que una afirmación es verdadera sin necesidad de proporcionar ninguna otra información.
Esta es una tecnología con un gran potencial.
La tecnología ZK en el campo de las cadenas de bloques se aplica principalmente a la escalabilidad.
V God ha estado promoviendo la tecnología ZK, y debido a la voluntad y tendencia de V God, la Fundación Ethereum también ha invertido en varios proyectos ZK.
Sin embargo, el ciclo de la infraestructura de los proyectos ZK tiende a ser más largo, por lo que lo que los usuarios comunes pueden percibir directamente en este momento son varios Rollups ZK, es decir, soluciones Layer2 de Ethereum del sistema ZK.
Los representantes típicos incluyen zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, etc.
Estos son ejemplos de la fusión de la tecnología ZK en la capa de ejecución de Ethereum.
Y Ethereum también se está ZKificando gradualmente.
ZKificación de la capa de consenso (por ejemplo, propuesta de Beam Chain): al ZKificar el proceso de verificación de las operaciones de consenso, se puede simplificar y acelerar el proceso de consenso.
Capa de datos ZK: solo almacenar pruebas sin almacenar todos los datos de transacciones, lo que puede reducir significativamente la necesidad de almacenamiento en la cadena.
A través de estos métodos, Ethereum puede mejorar significativamente el rendimiento de su red, manteniendo al mismo tiempo su descentralización y seguridad, incluyendo velocidad de procesamiento de transacciones, costos y protección de la privacidad.
La introducción de la tecnología ZK se considera parte de la estrategia de expansión a largo plazo del ecosistema de Ethereum, capaz de enfrentar una mayor demanda de usuarios y complejidad de aplicaciones.
2、¿Por qué ZK necesita combinarse con hardware?
Se han mencionado muchas ventajas de ZK, pero el mayor obstáculo que enfrenta actualmente ZK es el problema de rendimiento en la generación de ZKP (Pruebas de Conocimiento Cero).
El mecanismo de operación de ZK consiste en que los validadores combinan múltiples transacciones en una única prueba concisa, que luego se envía a la red principal, logrando así la escalabilidad de la red principal.
Pero ZK también tiene limitaciones, ya que el proceso de generación de pruebas consume muchos recursos en términos de tiempo y energía.
Debido a la necesidad de muchos cálculos matemáticos complejos, como exponentiación, cálculos de recíprocos y cálculos de emparejamiento bilineal, la creación de pruebas generalmente se ralentiza.
Confiar únicamente en la optimización de software no puede mejorar más el rendimiento, por lo que se necesita combinar con hardware, al usar hardware especializado para la aceleración, la velocidad de generación de pruebas puede mejorar de horas a segundos, lo que será una mejora enorme.
Por lo tanto, ZK tiene dependencia de hardware y requiere chips especializados.
A medida que la tecnología ZKP se aplica cada vez más en campos como la computación privada y la escalabilidad de blockchain, la velocidad y eficiencia de la generación de ZKP se han convertido en un cuello de botella, y la demanda de hardware también está aumentando.
3、¿Cómo se combinan PoS y minería ZK?
Si se adopta la aceleración de hardware ZK, se puede lograr la minería de hardware, lo que da lugar a un nuevo modelo económico.
¿Qué es la minería ZK?
La minería PoW tradicional depende de resolver problemas matemáticos complejos, mientras que la minería ZK de hardware se basa en la capacidad de generar ZKP rápidamente.
Similar a la minería PoW, los participantes pueden competir en velocidad y eficiencia para generar ZKP, los participantes que generen pruebas válidas primero recibirán recompensas.
¿Cómo se combinan PoS y ZK?
En un sistema PoS, los validadores (es decir, los stakers) son responsables de validar transacciones y proponer nuevos bloques. Las pruebas ZK pueden utilizarse para probar la validez de un bloque o una serie de transacciones, mejorando la seguridad y reduciendo los costos de validación.
Los validadores, al realizar sus funciones PoS, generan ZKP como una prueba adicional de su trabajo. Los validadores que generan y envían con éxito ZKP válidos pueden recibir recompensas adicionales más allá de las recompensas de bloques existentes.
Esto puede ser alguna forma de recompensa dentro de ETH o dentro de la red (como una parte de un token específico o una parte de las tarifas de Gas).
Las recompensas por bloques en la red principal se pueden dividir en dos partes, formando un sistema de recompensas jerárquicas: una parte de las recompensas se utiliza para la verificación PoS tradicional, y la otra parte se distribuye según la contribución del nodo en la generación de pruebas ZK.
De esto se puede ver que ZK puede servir como un refuerzo para la verificación PoS, y la minería ZK puede actuar como una expansión del staking PoS.
Los stakers, además de apostar ETH para obtener recompensas PoS, también pueden obtener recompensas adicionales al participar en trabajos relacionados con ZK. Por ejemplo, los stakers pueden ejecutar nodos de generación de pruebas ZK, proporcionando recursos de cálculo para apoyar la aplicación de la tecnología ZK.
Pero aquí solo se ha propuesto una posibilidad; si se desea integrar la tecnología ZK en el mecanismo PoS existente de Ethereum, será necesario modificar o expandir el protocolo PoS actual para acomodar el papel de las pruebas ZK.
Además, se debe diseñar un modelo de incentivos justo que asegure que no socave el efecto de incentivos de PoS y que promueva la aplicación de la tecnología ZK.
4、¿La minería ZK introducirá nuevas externalidades positivas?
Desde que Ethereum hizo la transición de PoW a PoS, una de las críticas más comunes es que no se han introducido externalidades en este sistema económico 'cerrado'.
PoW tiene externalidades, requiere energía y hardware, lo que expande la actividad económica de la cadena de bloques fuera de la cadena, afectando el mundo real.
En un sistema PoS, la elegibilidad para validar bloques se basa principalmente en la cantidad de tokens poseídos (es decir, staking), y la actividad económica se concentra más en el staking y las transacciones dentro de la red, en lugar de involucrar las amplias industrias de producción de máquinas mineras y mercados de energía como en PoW.
El hardware acelerador ZK, al igual que las máquinas de minería PoW, requiere hardware especializado, pero el problema de 'consumo de energía ineficaz' se reducirá, ya que PoW se basa en resolver problemas matemáticos para competir por derechos de bloque, mientras que la minería ZK genera pruebas válidas para verificar transacciones, sin necesidad de que diferentes nodos realicen trabajo repetitivo e ineficaz.
5、AI y ZK comparten potencia de cálculo
Más allá de esto, podría surgir un mercado de potencia de cálculo ZK, e incluso se puede lograr compartir potencia de cálculo AI y ZK.
Podrían surgir plataformas integradas que ofrezcan servicios de computación integral, apoyando las necesidades de cálculos de tareas de AI y ZK.
Los usuarios pueden procesar tareas de AI que requieren cálculos de alto rendimiento y tareas que requieren la generación de pruebas ZK en la misma plataforma.
A nivel de protocolo también se puede hacer una integración: crear contratos inteligentes o protocolos que permitan a los proveedores de potencia de cálculo AI participar en la generación de pruebas ZK, o utilizar la tecnología ZK para verificar los resultados de los cálculos AI.
La potencia de cálculo también puede ser asignada dinámicamente: asignar recursos de potencia de cálculo dinámicamente según las necesidades de la tarea. Por ejemplo, cuando la demanda de tareas de AI es baja, estos recursos pueden utilizarse para generar pruebas ZK, y viceversa.
6、Jugadores líderes en aceleración de hardware ZK
Actualmente, el proyecto líder en la pista de aceleración de hardware ZK es Cysic.
Cysic se centra en diseñar y producir circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), matrices de puertas programables en el campo (FPGA) y soluciones aceleradas por GPU para acelerar el proceso de generación de ZKP.
Cysic diseñó dos productos de hardware:
ZK Air: Dispositivos ZK livianos, de tamaño similar a un adaptador de corriente de computadora portátil, con capacidad de cálculo equivalente a 10 GPU RTX 4090, adecuado para usuarios individuales.
ZK Pro: dispositivos más potentes, con un rendimiento equivalente a 50 GPU RTX 4090, diseñado para grandes proyectos ZK como zkRollup y zkML.
Además del hardware, Cysic también proporciona un conjunto de bibliotecas CUDA que soportan múltiples sistemas ZKP como Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc. Estas bibliotecas pueden mejorar significativamente el rendimiento, aumentando al menos un 50% en comparación con los marcos de código abierto.
Al mismo tiempo, Cysic tiene un ecosistema, Cysic Network, que se centra en integrar y gestionar recursos de computación comunitarios, conectando a los proyectos ZK, proveedores de potencia de cálculo y validadores comunitarios, formando una red de potencia de cálculo confiable.
En pocas palabras, Cysic Network es un pool de minería ZK y una plataforma SaaS.
Actualmente, Cysic ya ha colaborado con varios proyectos zkRollup, demostrando la utilidad de sus productos y la demanda del mercado.
Además de Cysic, hay otro proyecto muy interesante que vale la pena mencionar: Scroll
No esperaba que Scroll, que ha sido 'traicionado' y 'notoriamente' criticado, estuviera haciendo un trabajo tan avanzado en la aceleración de hardware ZK.
Comparado con otros proyectos de ZK Rollup, Scroll ha tomado un camino diferente, comenzando por el hardware, desarrollando hardware ZK especializado llamado GUP, formando su propia barrera competitiva, que es la mayor ventaja competitiva de Scroll.
Si se considera solo este aspecto, Scroll es definitivamente un proyecto muy sólido.
Sin embargo, Scroll y Cysic tienen enfoques diferentes: para Scroll, la aceleración de hardware es parte de su solución integral Layer2; mientras que Cysic se dedica a proporcionar servicios de aceleración de hardware para todo el ecosistema ZKP.
7、Resumen
Finalmente, un resumen del contenido de este artículo:
Ethereum se está ZKificando: Ethereum está implementando la tecnología de pruebas de conocimiento cero (ZK) para escalar y mejorar la privacidad, ya ha aplicado la tecnología ZK en la capa de consenso y la capa de datos para mejorar el rendimiento de la red.
ZK requiere aceleración de hardware: debido a que la generación de pruebas de conocimiento cero consume muchos recursos de cálculo, la aceleración de hardware (como ASIC, FPGA) se considera un medio necesario para mejorar la eficiencia.
La combinación de PoS y minería ZK: se propone un nuevo modelo económico, donde la minería ZK actúa como una expansión de PoS, y los stakers obtienen recompensas adicionales al proporcionar capacidad de cálculo ZK, formando un modelo coexistente de PoS y PoW.
La minería ZK introduce nuevas externalidades positivas: en comparación con PoW, la minería ZK puede reducir el consumo ineficaz, pero aún requiere hardware especializado, lo que incentiva la producción de hardware y la innovación tecnológica.
Compartición de potencia de cálculo AI y ZK: las tareas de cálculo AI y ZK pueden compartir recursos de hardware, formando un mercado de servicios de computación integral.
Proyectos líderes en el mercado: Cysic y Scroll son los líderes en el campo de la aceleración de hardware ZK, el primero se centra en proporcionar hardware para el ecosistema ZK, mientras que el segundo lo incluye como parte de su solución Layer2.
Finalmente, la pista de aceleración de hardware ZK ya ha comenzado a tomar forma, con la ZKificación adicional de Ethereum, la aceleración de hardware ZK se volverá aún más importante, incluso puede cambiar el modelo económico de Ethereum, lo que merece nuestra atención continua en esta pista.
