Rédigé par : Yue Xiaoyu
Le fondateur de Web3Caff, Gootor, a proposé un point de vue très important, et voici quelques réflexions supplémentaires :
Ethereum est en train de se ZK-ifier, et les prouveurs ZK nécessitent un accélérateur matériel ; tout comme l'exploitation minière Bitcoin a une dépendance matérielle, l'exploitation minière ZK pourrait devenir une nouvelle forme de PoW.
Le modèle économique d'Ethereum pourrait finalement évoluer pour coexister avec du PoS et du PoW, formant un nouveau mode de « consensus hybride ».
Voyons maintenant la logique sous-jacente des idées ci-dessus.
1. Ethereum est en train de se ZK-ifier
Le principe fondamental des ZK (preuves à connaissance nulle) est : une partie peut prouver à une autre qu'une déclaration est vraie sans fournir d'autres informations.
C'est une technologie très prometteuse.
La technologie ZK est principalement appliquée dans le domaine de la blockchain pour l'extension.
Vitalik Buterin a toujours soutenu la technologie ZK, et grâce à la volonté et à l'orientation de Vitalik, la fondation Ethereum a également investi dans divers projets ZK.
Cependant, le cycle de développement pour ce type de projet d'infrastructure ZK est relativement long, donc ce que les utilisateurs ordinaires peuvent actuellement percevoir directement, ce sont divers ZK Rollup, c'est-à-dire des solutions Layer2 d'Ethereum basées sur ZK.
Les représentants typiques incluent zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, etc.
Tous ces éléments fusionnent la technologie ZK dans la couche d'exécution d'Ethereum.
Et Ethereum lui-même est également en train de se ZK-ifier progressivement.
Transformation ZK de la couche de consensus (comme le propose Beam Chain) : en ZK-ifiant le processus de validation des opérations de consensus, le processus de consensus peut être simplifié et accéléré.
ZK-ification de la couche de données : stocker uniquement les preuves sans stocker toutes les données de transaction peut réduire considérablement les besoins de stockage en chaîne.
Par ces moyens, Ethereum peut considérablement améliorer les performances de son réseau, y compris la vitesse de traitement des transactions, les coûts et la protection de la vie privée, tout en maintenant sa décentralisation et sa sécurité.
L'introduction de la technologie ZK est considérée comme une partie de la stratégie d'expansion à long terme de l'écosystème Ethereum, capable de faire face à une demande utilisateur plus élevée et à une complexité d'application accrue.
2. Pourquoi ZK a-t-il besoin d'être combiné avec du matériel ?
Les nombreux avantages de ZK mentionnés ci-dessus sont cependant confrontés au plus grand obstacle actuel, qui est le problème de performance de génération des ZKP (preuves à connaissance nulle).
Le mécanisme de fonctionnement de ZK consiste à faire en sorte que les validateurs regroupent plusieurs transactions en une seule preuve concise, puis soumettent les transactions au réseau principal, permettant ainsi l'extension du réseau principal.
Mais ZK a aussi ses limites, car le processus de génération de preuves consomme beaucoup de temps et d'énergie.
La création de preuves est souvent ralentie en raison de la nécessité de nombreux calculs mathématiques complexes, tels que les opérations exponentielles, les opérations inverses et les calculs de paires bilinéaires.
S'appuyer uniquement sur l'optimisation logicielle ne peut pas davantage améliorer les performances, donc il est nécessaire de combiner le matériel ; en utilisant du matériel spécialisé pour accélérer le processus, la vitesse de génération de preuves peut passer d'un niveau horaire à un niveau de seconde, ce qui sera une amélioration considérable.
Ainsi, ZK a une dépendance matérielle et nécessite des puces dédiées.
Avec l'augmentation progressive de l'application de la technologie ZKP dans des domaines tels que le calcul de la confidentialité et l'extension de la blockchain, la vitesse et l'efficacité de génération des ZKP deviennent un goulot d'étranglement, et la demande de matériel sur le marché devient de plus en plus forte.
3. Comment combiner PoS et exploitation minière ZK ?
Si l'accélération ZK est adoptée, cela pourrait permettre le minage matériel, ce qui donnerait lieu à un nouveau modèle économique.
Qu'est-ce que l'exploitation minière ZK ?
L'exploitation minière PoW traditionnelle repose sur la résolution de problèmes mathématiques complexes, tandis que l'exploitation minière ZK matérielle se concentre sur la capacité à générer rapidement des ZKP.
Semblable à l'exploitation minière PoW, les participants peuvent rivaliser pour générer des ZKP en vitesse et en efficacité, les participants qui génèrent d'abord une preuve valide reçoivent des récompenses.
Comment PoS et ZK peuvent-ils être intégrés ?
Dans un système PoS, les validateurs (c'est-à-dire les stakers) sont responsables de la validation des transactions et de la proposition de nouveaux blocs. Les preuves ZK peuvent être utilisées pour prouver la validité d'un bloc ou d'une série de transactions, renforçant ainsi la sécurité et réduisant les coûts de validation.
Les validateurs, en exécutant leurs responsabilités PoS, génèrent un ZKP comme preuve supplémentaire de leur travail. Les validateurs qui génèrent et soumettent avec succès un ZKP valide peuvent recevoir des récompenses supplémentaires en plus des récompenses de bloc existantes.
Cela peut être un ETH ou une forme de récompense interne au réseau (comme une partie de certains jetons ou des frais de Gas).
Les récompenses de blocs sur la chaîne principale peuvent être divisées en deux parties, formant un système de récompense hiérarchique : une partie des récompenses est utilisée pour la validation PoS traditionnelle, l'autre partie est distribuée en fonction de la contribution des nœuds à la génération de preuves ZK.
Ainsi, il est clair que ZK peut renforcer la validation PoS, et l'exploitation minière ZK peut être considérée comme une extension du staking PoS.
Les stakers, en plus de staker des ETH pour obtenir des récompenses PoS, peuvent également obtenir des récompenses supplémentaires en participant à des travaux liés à ZK. Par exemple, les stakers peuvent faire fonctionner des nœuds de génération de preuves ZK, fournissant des ressources de calcul pour soutenir l'application de la technologie ZK.
Mais cela n'est qu'une possibilité ; pour intégrer la technologie ZK au mécanisme PoS existant d'Ethereum, il faudrait modifier ou étendre le protocole PoS actuel pour accepter le rôle des preuves ZK.
De plus, il est impératif de concevoir un modèle d'incitation équitable, garantissant qu'il ne diminue pas l'effet d'incitation de PoS, tout en favorisant l'application de la technologie ZK.
4. L'exploitation ZK introduira-t-elle de nouvelles externalités positives ?
Après le passage d'Ethereum du PoW au PoS, le principal reproche est qu'aucune externalité n'a été introduite dans ce système économique « fermé ».
Le PoW présente des externalités, nécessitant de l'énergie et du matériel, étendant ainsi l'activité économique de la blockchain au-delà de celle-ci, affectant le monde réel.
Dans les systèmes PoS, la qualification pour valider un bloc est principalement basée sur le nombre de jetons détenus (c'est-à-dire le staking), l'activité économique est davantage concentrée sur le staking et les transactions internes au réseau, plutôt que d'impliquer des industries externes telles que la production de machines de minage ou le marché de l'énergie, comme c'est le cas avec le PoW.
Les matériels d'accélération ZK, tout comme les machines de minage PoW, nécessitent un matériel spécialisé, mais le problème de « consommation d'énergie inutile » sera réduit, car le PoW consiste à résoudre des problèmes mathématiques pour obtenir le droit de miner, tandis que l'exploitation minière ZK consiste à générer des preuves valides pour valider les transactions, sans nécessiter que différents nœuds effectuent des travaux répétitifs et inutiles.
5. Partage de la puissance de calcul AI et ZK
De plus, un marché de puissance de calcul ZK pourrait émerger, permettant même le partage de la puissance de calcul AI et ZK.
Il pourrait y avoir des plateformes intégrées offrant des services de calcul complets, prenant en charge les besoins en calcul pour les tâches AI et ZK.
Les utilisateurs peuvent traiter sur la même plateforme des tâches AI nécessitant une haute performance de calcul et des tâches nécessitant la génération de preuves ZK.
Au niveau du protocole, une intégration peut également être réalisée : créer des contrats intelligents ou des protocoles permettant aux fournisseurs de puissance de calcul AI de participer également à la génération de preuves ZK, ou d'utiliser la technologie ZK pour vérifier les résultats du calcul AI.
La puissance de calcul peut également être attribuée de manière dynamique : les ressources de calcul peuvent être allouées dynamiquement en fonction des besoins des tâches. Par exemple, lorsque la demande de tâches AI est faible, ces ressources peuvent être utilisées pour générer des preuves ZK, et vice versa.
6. Les principaux acteurs de l'accélération matérielle ZK
Actuellement, le projet phare dans le domaine de l'accélération matérielle ZK est Cysic.
Cysic se concentre sur la conception et la production de circuits intégrés dédiés (ASIC), de matrices de portes programmables sur site (FPGA) et de solutions d'accélération GPU pour accélérer le processus de génération de ZKP.
Cysic a conçu deux produits matériels :
ZK Air : un dispositif ZK léger, de la taille d'un adaptateur secteur de portable, avec une puissance de calcul équivalente à 10 GPU RTX 4090, adapté aux utilisateurs individuels.
ZK Pro : des dispositifs plus puissants, avec des performances équivalentes à 50 GPU RTX 4090, conçus pour de grands projets ZK tels que zkRollup et zkML.
En plus du matériel, Cysic propose également une suite de bibliothèques CUDA, prenant en charge divers systèmes ZKP tels que Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc. Ces bibliothèques peuvent considérablement améliorer les performances, augmentant d'au moins 50 % par rapport aux frameworks open source.
En même temps, Cysic dispose d'un écosystème, Cysic Network, visant à intégrer et gérer les ressources de calcul communautaires, reliant les projets ZK, les fournisseurs de puissance de calcul et les validateurs communautaires pour former un réseau de calcul fiable.
En termes simples, Cysic Network est un pool de minage ZK et une plateforme SaaS.
Actuellement, Cysic a déjà collaboré avec plusieurs projets zkRollup, démontrant l'utilité de ses produits et la demande du marché.
En plus de Cysic, il y a un projet très particulier à mentionner : Scroll
Il est surprenant que Scroll, souvent critiqué et « infâme », soit en fait très avancé dans le domaine de l'accélération matérielle ZK.
Comparé à d'autres projets ZK Rollup, Scroll peut être considéré comme un chemin différent, en abordant le problème par le matériel, en développant un matériel d'accélération ZK dédié GUP, créant ainsi sa propre barrière concurrentielle, ce qui constitue son plus grand avantage concurrentiel.
À cet égard, Scroll est effectivement un projet assez hardcore.
Cependant, Scroll et Cysic ne se positionnent pas de la même manière : pour Scroll, l'accélération matérielle est une partie intégrante de sa solution Layer2 ; tandis que Cysic s'efforce de fournir des services d'accélération matérielle pour tout l'écosystème ZKP.
7. Résumé
Enfin, résumons le contenu de cet article :
Ethereum est en train de se ZK-ifier : Ethereum utilise la technologie de preuve à connaissance nulle (ZK) pour évoluer et améliorer la confidentialité, ayant déjà appliqué la technologie ZK à la couche de consensus et à la couche de données pour améliorer les performances du réseau.
ZK nécessite une accélération matérielle : en raison de la consommation intensive de ressources informatiques pour générer des preuves à connaissance nulle, l'accélération matérielle (telle que ASIC, FPGA) est considérée comme un moyen nécessaire d'améliorer l'efficacité.
La combinaison de PoS et d'exploitation minière ZK : propose un nouveau modèle économique, où l'exploitation minière ZK est une extension de PoS, avec des stakers recevant des récompenses supplémentaires pour fournir des capacités de calcul ZK, formant ainsi un modèle où PoS et PoW coexistent.
L'exploitation minière ZK introduit de nouvelles externalités positives : par rapport au PoW, l'exploitation minière ZK pourrait réduire la consommation d'énergie inutile, mais nécessite toujours un matériel spécialisé, ce qui stimule la production de matériel et l'innovation technologique.
Partage de la puissance de calcul AI et ZK : les tâches de calcul AI et ZK peuvent partager des ressources matérielles, formant un marché de services de calcul intégré.
Projets leaders sur le marché : Cysic et Scroll sont des leaders dans le domaine de l'accélération matérielle ZK, le premier se concentrant sur la fourniture de matériel pour l'écosystème ZK, le second l'intégrant comme une partie de sa solution Layer2.
Enfin, la piste de l'accélération matérielle ZK commence à émerger ; avec la ZK-ification supplémentaire d'Ethereum, l'accélération matérielle ZK deviendra de plus en plus importante, voire pourrait inverser le modèle économique d'Ethereum, ce qui mérite une attention continue.
