Fuente del artículo: Yue Xiaoyu
Escrito por: Yue Xiaoyu
El fundador de Web3Caff, Gootor, planteó un punto de vista muy importante, aquí comparto algunas reflexiones adicionales:
Ethereum se está zkificando, y los probadores ZK necesitan aceleración de hardware; al igual que la minería de Bitcoin, tienen dependencia del hardware, por lo que la minería ZK podría convertirse en un nuevo tipo de PoW.
El modelo económico de Ethereum podría finalmente convertirse en una coexistencia de PoS y PoW, formando un nuevo modelo de 'consenso híbrido'.
A continuación, examinaremos la lógica subyacente de las ideas anteriores.
1. Ethereum se está zkificando.
El principio básico de ZK (pruebas de conocimiento cero) es: una parte puede demostrar a otra que una declaración es verdadera sin necesidad de proporcionar ninguna otra información.
Esta es una tecnología muy prometedora.
La tecnología ZK se utiliza actualmente en el ámbito de la blockchain principalmente para la escalabilidad.
El Sr. V ha estado promoviendo activamente la tecnología ZK, y debido a su voluntad y tendencia, la Fundación Ethereum también ha invertido en varios proyectos ZK.
Sin embargo, el ciclo de infraestructura de los proyectos ZK es relativamente largo, por lo que lo que los usuarios comunes pueden percibir directamente son varios ZK Rollups, es decir, soluciones de Layer2 de Ethereum basadas en ZK.
Representantes típicos son zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, entre otros.
Todo esto se integra con la tecnología ZK en la capa de ejecución de Ethereum.
Y Ethereum también se está zkificando gradualmente.
Capa de consenso ZK (como la propuesta Beam Chain): Al zkificar el proceso de verificación de las operaciones de consenso, se puede simplificar y acelerar el proceso de consenso.
ZK en la capa de datos: almacenar solo las pruebas y no todos los datos de transacciones puede reducir significativamente la necesidad de almacenamiento en la cadena.
A través de estas formas, Ethereum puede mejorar significativamente el rendimiento de su red, incluyendo la velocidad de procesamiento de transacciones, costos y protección de la privacidad, manteniendo su descentralización y seguridad.
La introducción de la tecnología ZK se considera parte de la estrategia de expansión a largo plazo del ecosistema Ethereum, capaz de afrontar una mayor demanda de usuarios y una complejidad de aplicaciones creciente.
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 funcionamiento de ZK consiste en hacer que los validadores fusionen múltiples transacciones en una única prueba concisa, y luego envíen la transacción 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 es extremadamente intensivo en tiempo y recursos.
Debido a la necesidad de realizar muchas operaciones matemáticas complejas, tales como operaciones de potencia, cálculos de inverso y emparejamiento bilineal, la creación de pruebas generalmente se ralentiza.
Confiar únicamente en la optimización del software no puede mejorar el rendimiento más allá, por lo que es necesario combinarlo con hardware; utilizando hardware especializado para la aceleración, puede aumentar la velocidad de generación de pruebas de varias horas a segundos, lo que representará una gran mejora.
Por lo tanto, ZK tiene dependencia de hardware y requiere chips especializados.
A medida que las aplicaciones de la tecnología ZKP en cálculos de privacidad, escalabilidad de blockchain y otros campos se incrementan, la velocidad y eficiencia en la generación de ZKP se convierten en un cuello de botella, y la demanda de hardware en el mercado se vuelve cada vez más fuerte.
3. ¿Cómo se combinan PoS y la minería ZK?
Si se utiliza aceleración de hardware ZK, se puede lograr la minería de hardware, lo que introduce un nuevo modelo económico.
¿Qué es la minería ZK?
La minería PoW tradicional (prueba de trabajo) depende de la resolución de problemas matemáticos complejos, mientras que la minería ZK se basa en la capacidad de generar ZKP rápidamente.
Al igual que en la minería PoW, los participantes pueden competir en la velocidad y eficiencia de generación de ZKP, y el participante que genere la prueba válida primero recibirá la recompensa.
¿Cómo se combinan exactamente PoS y ZK?
En sistemas PoS, los validadores (es decir, quienes hacen staking) son responsables de validar transacciones y proponer nuevos bloques. Las pruebas ZK pueden utilizarse para demostrar la validez de un bloque o una serie de transacciones, mejorando la seguridad y reduciendo los costos de validación.
Los validadores, mientras llevan a cabo sus deberes de PoS, generan ZKP como una prueba adicional de su trabajo. Los validadores que generan y envían ZKP válidos con éxito pueden recibir recompensas adicionales además de las recompensas de bloque existentes.
Esto puede ser una forma de recompensa en ETH o alguna forma dentro de la red (como una parte de un token específico o de las tarifas de Gas).
Las recompensas de bloques en la red principal pueden dividirse en dos partes, formando un sistema de recompensas jerárquico: una parte de la recompensa se utiliza para la validación PoS tradicional, y la otra parte se distribuye según la contribución de los nodos en la generación de pruebas ZK.
De ahí se puede ver que ZK puede servir como un refuerzo para la validación PoS, mientras que la minería ZK puede actuar como una extensión del staking PoS.
Los stakers, además de hacer staking de ETH para obtener recompensas PoS, también pueden obtener recompensas adicionales participando en trabajos relacionados con ZK. Por ejemplo, los stakers pueden ejecutar nodos de generación de pruebas ZK, proporcionando recursos computacionales para apoyar la aplicación de la tecnología ZK.
Sin embargo, esto solo presenta 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, es necesario diseñar un modelo de incentivos justo que asegure que no se debilite el efecto de incentivos de PoS mientras se promueve la aplicación de la tecnología ZK.
4. ¿La minería ZK introducirá nuevas externalidades positivas?
Después de que Ethereum pasó de PoW a PoS, una de las críticas más frecuentes fue la falta de externalidades en este 'sistema económico cerrado'.
PoW tiene externalidades, requería energía y hardware, llevando así la actividad económica de la blockchain a fuera de la misma, afectando al mundo real.
En un sistema PoS, la elegibilidad para validar bloques se basa principalmente en la cantidad de tokens poseídos (es decir, el staking), y la actividad económica se centra más en el staking y las transacciones dentro de la red, en lugar de involucrar industrias externas como la producción de máquinas mineras o el mercado de energía, como en PoW.
El hardware de aceleración ZK, al igual que las máquinas de minería PoW, necesita hardware especializado; sin embargo, el problema de 'consumo de energía ineficaz' se reduce, ya que PoW se basa en resolver problemas matemáticos para competir por los derechos de bloque, mientras que la minería ZK genera pruebas válidas para verificar transacciones, sin necesidad de que diferentes nodos realicen trabajos repetitivos e ineficaces.
5. Compartición de potencia de cálculo entre AI y ZK.
Más allá de eso, puede surgir un mercado de potencia de cálculo ZK, e incluso se puede lograr el intercambio de potencia de cálculo de AI y ZK.
En el mercado podrían surgir plataformas integradas que ofrezcan servicios de cálculo integral, apoyando las necesidades de cálculo de tareas de AI y ZK.
Los usuarios pueden manejar 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 integrar: crear contratos inteligentes o protocolos que permitan a los proveedores de potencia de AI participar en la generación de pruebas ZK, o utilizar la tecnología ZK para verificar los resultados de cálculos de AI.
La potencia de cálculo también puede ser asignada dinámicamente: se pueden asignar recursos de cálculo según la demanda de tareas. Por ejemplo, cuando la demanda de tareas de AI es baja, estos recursos pueden utilizarse para generar pruebas ZK, y viceversa.
6. Principales actores en la aceleración de hardware ZK.
Actualmente, el proyecto líder en el campo de la aceleración de hardware ZK es Cysic.
Cysic se centra en el diseño y producción de circuitos integrados especializados (ASIC), matrices de puertas programables en campo (FPGA) y soluciones de aceleración GPU para acelerar el proceso de generación de ZKP.
Cysic ha diseñado dos productos de hardware:
ZK Air: Dispositivo ZK ligero, de tamaño similar al adaptador de corriente de un portátil, con una capacidad de cálculo equivalente a 10 GPU RTX 4090, adecuado para usuarios individuales.
ZK Pro: Dispositivo más potente, con 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 varios 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 está diseñado para integrar y gestionar recursos computacionales comunitarios, conectando a los proyectos de ZK, los proveedores de potencia de cálculo y los validadores comunitarios, formando una red confiable de potencia de cálculo.
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 su producto y la demanda del mercado.
Además de Cysic, hay un proyecto muy interesante que merece ser mencionado: Scroll.
No se esperaba que Scroll, 'despreciado' y 'notoriamente conocido', estuviera tan avanzado en la aceleración de hardware ZK.
En comparación con otros proyectos ZK Rollup, Scroll puede decirse que ha tomado un camino diferente, comenzando desde el hardware, desarrollando hardware de aceleración ZK específico, formando sus propias barreras competitivas, que es su mayor ventaja competitiva diferenciada.
Si solo consideramos este aspecto, Scroll es realmente un proyecto bastante avanzado.
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 tecnología de pruebas de conocimiento cero (ZK) para lograr escalabilidad y mejorar la privacidad; ya ha aplicado tecnología ZK en la capa de consenso y en la capa de datos para mejorar el rendimiento de la red.
ZK necesita aceleración de hardware: dado que la generación de pruebas de conocimiento cero consume muchos recursos computacionales, 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 se convierte en una extensión de PoS, y los stakers obtienen recompensas adicionales al proporcionar capacidad de cálculo ZK, formando un modelo de coexistencia de PoS y PoW.
La minería ZK introduce nuevas externalidades positivas: En comparación con PoW, la minería ZK puede reducir el consumo de energía ineficaz, pero aún requiere hardware especializado, lo que incentiva la producción de hardware y la innovación tecnológica.
Compartición de potencia de cálculo entre AI y ZK: las tareas de cálculo de AI y ZK podrían compartir recursos de hardware, formando un mercado de servicios computacionales integrados.
Proyectos líderes en el mercado: Cysic y Scroll son 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 considera parte de su solución Layer2.
Finalmente, la pista de aceleración de hardware ZK ya está comenzando a tomar forma; a medida que Ethereum se zkifica más, la aceleración de hardware ZK se volverá más importante, incluso podría cambiar inversamente el modelo económico de Ethereum, lo que merece nuestra atención continua sobre esta pista.
