Articolo di: Yue Xiaoyu
Il fondatore di Web3Caff, Gootor, ha presentato un punto di vista molto importante e qui condivido alcune riflessioni ulteriori:
Ethereum sta ZKizzando, e i provatori ZK necessitano di accelerazione hardware, con dipendenze hardware simili a quelle del mining di Bitcoin, quindi il mining ZK potrebbe diventare un nuovo tipo di PoW.
Il modello economico di Ethereum potrebbe alla fine trasformarsi in una coesistenza di PoS e PoW, formando un nuovo modello di "consenso ibrido".
Ora, diamo un'occhiata alla logica fondamentale delle idee sopra menzionate.
1、Ethereum si sta ZKizzando
Il principio fondamentale di ZK (zero knowledge proof) è: una parte può dimostrare all'altra che una dichiarazione è vera, senza fornire ulteriori informazioni.
Questa è una tecnologia molto promettente.
La tecnologia ZK nel campo della blockchain è attualmente principalmente applicata per la scalabilità.
Il fondatore V ha sempre sostenuto la tecnologia ZK e, grazie alla sua volontà e inclinazione, la fondazione Ethereum ha anche investito in vari progetti ZK.
Tuttavia, il ciclo di vita dei progetti ZK come infrastruttura è relativamente lungo, quindi ciò che gli utenti normali possono percepire direttamente al momento sono vari ZK Rollup, cioè le soluzioni Layer2 di Ethereum di tipo ZK.
Rappresentanti tipici sono zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, ecc.
Questi sono tutti esempi di integrazione della tecnologia ZK nel layer di esecuzione di Ethereum.
E anche Ethereum stesso si sta progressivamente ZKizzando.
ZKizzazione del layer di consenso (ad esempio, proposta Beam Chain): semplificando e accelerando il processo di consenso attraverso la verifica ZK delle operazioni di consenso.
ZKizzazione del layer dati: memorizzare solo le prove senza memorizzare tutti i dati delle transazioni può ridurre significativamente le esigenze di archiviazione on-chain.
In questo modo, Ethereum è in grado di migliorare significativamente le prestazioni della propria rete, mantenendo la decentralizzazione e la sicurezza, inclusi la velocità di elaborazione delle transazioni, i costi e la protezione della privacy.
L'introduzione della tecnologia ZK è vista come parte della strategia di espansione a lungo termine dell'ecosistema Ethereum, in grado di affrontare una maggiore domanda da parte degli utenti e una complessità applicativa.
2、Perché ZK ha bisogno di hardware?
Sono stati menzionati molti vantaggi di ZK, tuttavia, il più grande ostacolo attuale per ZK è il problema delle prestazioni nella generazione delle ZKP (Zero-Knowledge Proofs).
Il meccanismo operativo di ZK consiste nel far sì che i validatori uniscano più transazioni in una singola prova concisa, per poi inviare le transazioni alla mainnet, raggiungendo così l'espansione della mainnet.
Ma ZK ha anche delle limitazioni, poiché il processo di generazione delle prove è molto dispendioso in termini di tempo e risorse.
Poiché sono necessarie molte operazioni matematiche complesse, come potenze, operazioni inverse e calcoli di accoppiamenti bilineari, la creazione delle prove spesso rallenta il processo.
Affidarsi esclusivamente all'ottimizzazione del software non è sufficiente per migliorare ulteriormente le prestazioni, quindi è necessario combinare hardware, utilizzando hardware dedicato per l'accelerazione, ciò permetterà di aumentare la velocità di generazione delle prove da ore a secondi, rappresentando un enorme miglioramento.
Pertanto, ZK ha una dipendenza dall'hardware e richiede chip dedicati.
Con l'aumento delle applicazioni della tecnologia ZKP nei campi del calcolo privato, dell'espansione della blockchain e altro, la velocità e l'efficienza della generazione di ZKP diventano un collo di bottiglia, con una crescente domanda di hardware nel mercato.
3、Come si combinano PoS e mining ZK?
Se si utilizza l'accelerazione hardware ZK, è possibile realizzare il mining hardware, portando a un nuovo modello economico.
Cos'è il mining ZK?
Il mining PoW tradizionale (Proof of Work) si basa sulla risoluzione di problemi matematici complessi, mentre il mining hardware ZK è la capacità di generare rapidamente ZKP.
Simile al mining PoW, i partecipanti possono competere nella velocità e nell'efficienza di generazione delle ZKP, con il primo partecipante a generare prove valide che ottiene una ricompensa.
Come si combinano concretamente PoS e ZK?
Nel sistema PoS, i validatori (cioè i validatori) sono responsabili della convalida delle transazioni e della proposta di nuovi blocchi. Le prove ZK possono essere utilizzate per dimostrare la correttezza di un blocco o di una serie di transazioni, aumentando la sicurezza e riducendo i costi di verifica.
I validatori, mentre svolgono i loro doveri PoS, generano ZKP come prova aggiuntiva del loro lavoro. I validatori che generano e presentano con successo prove ZKP valide possono ricevere ricompense aggiuntive oltre ai premi di blocco esistenti.
Questo può essere ETH o una qualche forma di ricompensa all'interno della rete (come una parte di token specifici o delle spese di Gas).
I premi in blocco della mainnet possono essere suddivisi in due parti, formando un sistema di premi stratificato: una parte dei premi è destinata alla validazione PoS tradizionale, mentre l'altra parte è distribuita in base al contributo dei nodi nella generazione della prova ZK.
Da ciò si può vedere che ZK può fungere da potenziamento per la validazione PoS, mentre il mining ZK può essere visto come un'espansione dello staking PoS.
Oltre a mettere in stake ETH per ottenere ricompense PoS, i validatori possono anche ottenere ricompense aggiuntive partecipando a lavori legati a ZK. Ad esempio, i validatori possono eseguire nodi di generazione di prove ZK, fornendo risorse di calcolo per supportare l'applicazione della tecnologia ZK.
Ma questo è solo un'ipotesi; se si vuole integrare la tecnologia ZK nel meccanismo PoS esistente di Ethereum, sarà necessario modificare o espandere il protocollo PoS attuale per accogliere il ruolo delle prove ZK.
Inoltre, deve essere progettato un modello di incentivazione equo, per garantire che non venga compromesso l'effetto incentivante del PoS e che si favorisca l'applicazione della tecnologia ZK.
4、Il mining ZK introdurrà nuove esternalità positive?
Dopo la transizione di Ethereum da PoW a PoS, uno degli aspetti più criticati è stata l'assenza di esternalità all'interno di questo sistema economico "chiuso".
Il PoW ha esternalità, richiede energia e hardware, estendendo così le attività economiche blockchain al di fuori della blockchain, influenzando il mondo reale.
Nel sistema PoS, la qualificazione per validare i blocchi si basa principalmente sulla quantità di token posseduti (cioè staking), con le attività economiche che si concentrano maggiormente sullo staking e sulle transazioni all'interno della rete, piuttosto che come nel PoW che coinvolgono una vasta produzione di macchine minerarie, mercati energetici e altre industrie esterne.
L'hardware di accelerazione ZK, come le macchine da mining PoW, richiede hardware dedicato, ma il problema del "consumo energetico inefficace" sarà ridotto poiché il PoW comporta la risoluzione di problemi matematici per competere per il diritto di creare blocchi, mentre il mining ZK consiste nella generazione di prove valide per convalidare le transazioni, senza necessità di diversi nodi per svolgere lavori ripetitivi e non validi.
5、AI e condivisione di potenza ZK
Ulteriormente, potrebbe emergere un mercato di potenza ZK, che potrebbe persino consentire la condivisione di potenza AI e ZK.
Potrebbero emergere piattaforme di servizi di calcolo integrato sul mercato, che supportano le esigenze di calcolo per compiti AI e ZK.
Gli utenti possono elaborare compiti AI che richiedono elevate prestazioni di calcolo e compiti che necessitano di generazione di prove ZK sulla stessa piattaforma.
A livello di protocollo, è possibile anche integrare: creare smart contract o protocolli per consentire ai fornitori di potenza AI di partecipare anche alla generazione di prove ZK, o utilizzare la tecnologia ZK per verificare i risultati dei calcoli AI.
La potenza di calcolo può essere distribuita dinamicamente: assegnando dinamicamente risorse di calcolo in base alle esigenze del compito. Ad esempio, quando le esigenze di calcolo AI sono basse, queste risorse possono essere utilizzate per generare prove ZK e viceversa.
6、ZK hardware acceleration dei principali attori
Attualmente, il progetto leader nella corsa all'accelerazione hardware ZK è Cysic.
Cysic si concentra sulla progettazione e produzione di circuiti integrati dedicati (ASIC), array di porte programmabili sul campo (FPGA) e soluzioni accelerate GPU per velocizzare il processo di generazione delle ZKP.
Cysic ha progettato due prodotti hardware:
ZK Air: dispositivo ZK leggero, di dimensioni simili a un adattatore di alimentazione per laptop, con una potenza di calcolo equivalente a 10 GPU RTX 4090, adatto per utenti individuali.
ZK Pro: dispositivi più potenti, con prestazioni equivalenti a 50 GPU RTX 4090, progettati per grandi progetti ZK come zkRollup e zkML.
Oltre all'hardware, Cysic offre anche un set di librerie CUDA, che supportano vari sistemi ZKP come Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, ecc. Queste librerie possono migliorare significativamente le prestazioni, aumentando almeno del 50% rispetto ai framework open source.
Allo stesso tempo, Cysic ha un ecosistema, Cysic Network, principalmente per integrare e gestire le risorse di calcolo della comunità, collegando i progetti ZK, i fornitori di potenza di calcolo e i validatori della comunità, formando una rete di potenza di calcolo affidabile.
In parole semplici, Cysic Network è una piscina di mining ZK e una piattaforma SaaS.
Attualmente, Cysic ha già collaborato con diversi progetti zkRollup, dimostrando l'utilità dei suoi prodotti e la domanda di mercato.
Oltre a Cysic, c'è un altro progetto molto interessante da menzionare: Scroll
Non ci si aspettava che Scroll, "abbandonata" e "infamante", stesse facendo così bene nell'accelerazione hardware ZK.
Rispetto ad altri progetti ZK Rollup, Scroll può essere considerato come un approccio innovativo, partendo dall'hardware, sviluppando hardware ZK accelerato dedicato GUP, creando le proprie barriere competitive, che rappresenta anche il maggiore vantaggio competitivo differenziale di Scroll.
Se si guarda solo a questo aspetto, Scroll è davvero un progetto piuttosto innovativo.
Tuttavia, Scroll e Cysic non si posizionano allo stesso modo: per Scroll, l'accelerazione hardware è parte integrante della sua soluzione complessiva Layer2; mentre Cysic si dedica a fornire servizi di accelerazione hardware per l'intero ecosistema ZKP.
7、Conclusione
Infine, riepiloghiamo il contenuto di questo articolo:
Ethereum si sta ZKizzando: Ethereum sta implementando la tecnologia delle prove a conoscenza zero (ZK) per aumentare la scalabilità e migliorare la privacy, avendo già applicato la tecnologia ZK ai layer di consenso e dati per migliorare le prestazioni della rete.
ZK richiede accelerazione hardware: poiché la generazione di prove a conoscenza zero richiede molte risorse di calcolo, l'accelerazione hardware (ad esempio, ASIC, FPGA) è vista come un mezzo necessario per migliorare l'efficienza.
Combinazione di PoS e mining ZK: è stato proposto un nuovo modello economico, in cui il mining ZK viene visto come un'espansione del PoS, con i validatori che ottengono ricompense aggiuntive fornendo capacità di calcolo ZK, creando un modello in cui coesistono PoS e PoW.
Il mining ZK introduce nuove esternalità positive: rispetto al PoW, il mining ZK potrebbe ridurre il consumo energetico inefficace, ma richiede ancora hardware dedicato, portando a incentivi per la produzione di hardware e innovazione tecnologica.
Condivisione di potenza AI e ZK: i compiti di calcolo AI e ZK potrebbero condividere risorse hardware, formando un mercato di servizi di calcolo integrato.
Progetti leader di mercato: Cysic e Scroll sono i leader nel campo dell'accelerazione hardware ZK, il primo si concentra sulla fornitura di hardware per l'ecosistema ZK, mentre il secondo lo considera parte della sua soluzione Layer2.
Infine, la corsa all'accelerazione hardware ZK ha già mostrato i primi segni, con l'ulteriore ZKizzazione di Ethereum, l'accelerazione hardware ZK diventerà sempre più importante, e potrebbe persino cambiare retroattivamente il modello economico di Ethereum, rendendo opportuno continuare a monitorare questo settore.
