Escrito por: Yue Xiaoyu
El fundador de Web3Caff, Gootor, presentó un punto de vista muy importante, aquí comparto algunas reflexiones adicionales:
Ethereum se está convirtiendo en ZK, y los probadores ZK requieren aceleración de hardware, al igual que la minería de Bitcoin tiene dependencia de hardware, así que la minería ZK podría convertirse en un nuevo tipo de PoW.
El modelo económico de Ethereum podría convertirse en una coexistencia de PoS y PoW, formando un nuevo modo de 'consenso híbrido'.
A continuación, veamos la lógica subyacente de las ideas mencionadas anteriormente.
1. Ethereum se está convirtiendo en ZK
El principio básico de ZK (pruebas de conocimiento cero) es que una parte puede demostrar a otra que una afirmación es verdadera sin necesidad de proporcionar ninguna otra información.
Esta es una tecnología muy prometedora.
La tecnología ZK actualmente se aplica principalmente a la escalabilidad en el ámbito de la blockchain.
El Dr. V ha estado promoviendo fuertemente 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 construcción de las capas de infraestructura de los proyectos ZK es bastante largo, por lo que lo que los usuarios comunes pueden percibir directamente en este momento son varias soluciones ZK Rollup, es decir, soluciones Layer2 de Ethereum del sistema ZK.
Los representantes típicos son zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, entre otros.
Todo esto está fusionando la tecnología ZK en la capa de ejecución de Ethereum.
Y Ethereum también se está convirtiendo gradualmente en ZK.
Capa de consenso ZK (como la propuesta de Beam Chain): al convertir el proceso de verificación de las operaciones de consenso en ZK, se puede simplificar y acelerar el proceso de consenso.
Capa de datos ZK: almacenar solo las pruebas y no todos los datos de transacciones puede reducir significativamente la necesidad de almacenamiento en la cadena.
A través de estos métodos, Ethereum puede mejorar significativamente el rendimiento de su red, incluyendo la velocidad de procesamiento de transacciones, los costos y la 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 de Ethereum, que puede hacer frente a una mayor demanda de usuarios y complejidad de aplicaciones.
2. ¿Por qué necesita ZK combinarse con hardware?
Se mencionaron muchas ventajas de ZK, pero el mayor obstáculo que enfrenta ZK en este momento es el problema de rendimiento en la generación de ZKP (Pruebas de Conocimiento Cero).
El mecanismo de operación de ZK consiste en hacer que los validadores combinen múltiples transacciones en una única prueba concisa, y luego envíen las transacciones 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 muy intensivo en tiempo y recursos.
Debido a la necesidad de realizar muchas operaciones matemáticas complejas, como potencias, recíprocos y cálculos de emparejamiento bilineales, la creación de pruebas generalmente ralentiza el proceso.
Confiar únicamente en la optimización del software no puede mejorar más el rendimiento, por lo que es necesario combinar hardware; al usar hardware dedicado para la aceleración, la velocidad de generación de pruebas puede mejorarse de horas a segundos, lo que significará una mejora considerable.
Por lo tanto, ZK tiene dependencia de hardware y requiere chips dedicados.
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 convierten en un cuello de botella, y la demanda de hardware en el mercado se vuelve cada vez más intensa.
3. ¿Cómo se combinan PoS y la minería ZK?
Si se adopta la aceleración de hardware ZK, se podría lograr la minería de hardware, lo que daría 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 de hardware ZK se basa en la capacidad de generar ZKP rápidamente.
Al igual que en la minería PoW, los participantes pueden competir en velocidad y eficiencia en la generación de ZKP, y el participante que genere la prueba válida primero recibe la recompensa.
¿Cómo se combinan PoS y ZK?
En el sistema PoS, los validadores (es decir, los que hacen staking) son responsables de validar transacciones y proponer nuevos bloques. Las pruebas ZK pueden utilizarse para demostrar la validez de un bloque o de una serie de transacciones, mejorando la seguridad y reduciendo los costos de validación.
Los validadores, al cumplir con sus responsabilidades de PoS, generan ZKP como prueba adicional de su trabajo. Los validadores que generen y presenten exitosamente ZKP válidos pueden recibir recompensas adicionales más allá de las recompensas de bloque existentes.
Esto podría ser ETH o alguna forma de recompensa dentro de la red (como un token específico o una parte de las tarifas de Gas).
Las recompensas de bloque de la red principal se pueden dividir en dos partes, formando un sistema de recompensas jerárquico: una parte se utiliza para la validación tradicional de PoS, y la otra parte se distribuye según la contribución de los nodos en la generación de pruebas ZK.
De esto se puede ver que ZK puede servir como un refuerzo para la validación PoS, y la minería ZK puede servir como una extensión del staking PoS.
Los stakers, además de hacer staking de ETH para obtener recompensas de 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 de cómputo para apoyar la aplicación de 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 actual protocolo PoS para acomodar el papel de las pruebas ZK.
Además, debe diseñarse un modelo de incentivos justo, que asegure que no se debilite el efecto de incentivos de PoS, al mismo tiempo que promueva la aplicación de la tecnología ZK.
4. ¿La minería ZK introducirá nuevas externalidades positivas?
Desde que Ethereum cambió de PoW a PoS, una de las críticas más comunes es que no se introducen externalidades en este sistema económico 'cerrado'.
PoW tiene externalidades, necesita energía y hardware, expandiendo así la actividad económica de la blockchain hacia afuera, afectando el mundo real.
En el sistema PoS, la calificación para validar bloques se basa principalmente en la cantidad de tokens poseídos (es decir, staking), y la actividad económica se centra más en el staking y las transacciones dentro de la red, en lugar de involucrar a industrias externas como la producción de mineros y el mercado eléctrico como en PoW.
El hardware de aceleración ZK, al igual que los mineros PoW, requiere hardware dedicado, pero el problema de 'desperdicio de energía' se reduce, porque PoW compite para obtener derechos de bloque resolviendo problemas matemáticos, mientras que la minería ZK genera pruebas válidas para verificar transacciones, sin necesidad de que diferentes nodos realicen trabajos repetitivos e inútiles.
5. AI y ZK compartiendo capacidad de cómputo
Más allá de esto, podría aparecer un mercado de capacidad ZK, e incluso se podría lograr la compartición de capacidad de AI y ZK.
Es posible que surjan plataformas integradas que ofrezcan servicios de computación integral, apoyando las demandas de computación tanto de AI como de tareas ZK.
Los usuarios pueden manejar en la misma plataforma tareas de AI que requieren computación de alto rendimiento y tareas que requieren la generación de pruebas ZK.
A nivel de protocolo también se puede integrar: crear contratos inteligentes o protocolos que permitan a los proveedores de capacidad de AI participar en la generación de pruebas ZK, o utilizar tecnología ZK para verificar los resultados de cálculos de AI.
La capacidad de cómputo también se puede asignar dinámicamente: los recursos de cómputo se asignan dinámicamente según las necesidades de la tarea. Por ejemplo, cuando la demanda de tareas de AI es baja, estos recursos se pueden utilizar para generar pruebas ZK, y viceversa.
6. Principales jugadores en la aceleración de hardware ZK
Actualmente, el principal proyecto en la pista de aceleración de hardware ZK es Cysic.
Cysic se centra en el diseño y producción de circuitos integrados dedicados (ASIC), matrices de puertas programables en el 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 a un adaptador de corriente de 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, diseñados para grandes proyectos ZK como zkRollup y zkML.
Además del hardware, Cysic también ofrece un conjunto de bibliotecas CUDA que soportan varios sistemas ZKP como Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, entre otros. 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 de computación comunitarios, conectando a los proyectos ZK, proveedores de capacidad de cómputo y validadores comunitarios, formando una red de computación confiable.
En términos simples, Cysic Network es un grupo 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 mencionar: Scroll
No esperaba que Scroll, conocido por 'perder el apoyo popular' y 'notorio', estuviera avanzando tanto en la aceleración de hardware ZK.
Comparado con otros proyectos ZK Rollup, Scroll puede considerarse como un enfoque innovador, comenzando desde el hardware, desarrollando hardware de aceleración ZK GUP dedicado, formando su propia barrera de competencia, que es la mayor ventaja competitiva de Scroll.
Visto solo desde este punto, Scroll es definitivamente un proyecto bastante hardcore.
Pero 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
Por último, resumamos el contenido de este artículo:
Ethereum se está convirtiendo en ZK: 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 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 se considera una extensión de PoS, y los stakers obtienen recompensas adicionales al proporcionar capacidad de cómputo ZK, formando un modo de coexistencia entre PoS y PoW.
La minería ZK introduce nuevas externalidades positivas: en comparación con PoW, la minería ZK puede reducir el consumo innecesario de energía, pero aún requiere hardware dedicado, lo que incentiva la producción de hardware y la innovación tecnológica.
Compartición de capacidad de cómputo entre AI y ZK: las tareas de computación de 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 líderes en el ámbito 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 ha comenzado a tomar forma; a medida que Ethereum se convierte más en ZK, la aceleración de hardware ZK se volverá más importante, e incluso podría cambiar inversamente el modelo económico de Ethereum, lo que merece nuestra atención continua sobre esta pista.
