Fonte dell'articolo: Yue Xiaoyu
Articolo scritto da: Yue Xiaoyu
Il fondatore di Web3Caff, Gootor, ha sollevato un punto molto importante, qui condivido alcune riflessioni ulteriori:
Ethereum sta diventando ZK, e i prover ZK necessitano di accelerazione hardware, simile al mining di Bitcoin, quindi il mining ZK potrebbe diventare una nuova forma di PoW.
Il modello economico di Ethereum potrebbe infine trasformarsi in una coesistenza di PoS e PoW, formando un nuovo modello di 'consenso ibrido'.
Ora, diamo un'occhiata alla logica sottostante sopra menzionata.
1. Ethereum sta diventando ZK
Il principio fondamentale di ZK (Zero-Knowledge Proof) è: una parte può dimostrare a un'altra parte che un'affermazione è vera senza fornire ulteriori informazioni.
Questa è una tecnologia molto promettente.
La tecnologia ZK è attualmente principalmente applicata nel settore blockchain per l'espansione.
Il signor V ha sempre spinto la tecnologia ZK, e a causa della volontà e delle tendenze del signor V, la fondazione Ethereum ha investito in vari progetti ZK.
Tuttavia, i cicli per progetti ZK di questa infrastruttura sono piuttosto lunghi, quindi ciò che gli utenti normali possono percepire attualmente sono vari ZK Rollup, ovvero soluzioni Ethereum Layer 2 della rete ZK.
Rappresentanti tipici sono zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, ecc.
Questi sono tutti esempi di integrazione della tecnologia ZK nel livello di esecuzione di Ethereum.
E anche Ethereum stesso sta diventando progressivamente ZK.
Livello di consenso ZK (come proposto da Beam Chain): semplificare e accelerare il processo di consenso tramite la ZKizzazione del processo di verifica delle operazioni di consenso.
ZKizzazione del livello dati: memorizzare solo le prove senza conservare tutti i dati delle transazioni può ridurre significativamente le necessità di archiviazione on-chain.
In questo modo, Ethereum può migliorare significativamente le prestazioni della propria rete, inclusi la velocità di elaborazione delle transazioni, i costi e la protezione della privacy, mantenendo la sua decentralizzazione e sicurezza.
L'introduzione della tecnologia ZK è vista come parte della strategia di espansione a lungo termine dell'ecosistema Ethereum, per affrontare una maggiore domanda da parte degli utenti e la complessità delle applicazioni.
2. Perché ZK ha bisogno di combinarsi con l'hardware?
Sono stati menzionati molti vantaggi di ZK, ma il principale ostacolo attuale è il problema delle prestazioni nella generazione delle ZKP (Zero-Knowledge Proofs).
Il meccanismo operativo di ZK consiste nel far sì che i validatori combinino più transazioni in una singola prova concisa, per poi inviare la transazione alla mainnet, realizzando infine l'espansione della mainnet.
Ma ZK ha anche delle limitazioni, poiché il processo di generazione delle prove richiede molte risorse in termini di tempo e sforzo.
Poiché la creazione di prove implica molte operazioni matematiche complesse, ad esempio potenze, inversioni e calcoli di accoppiamento bilineare, il processo di creazione delle prove tende a rallentare.
Affidarsi esclusivamente all'ottimizzazione software non è sufficiente per migliorare ulteriormente le prestazioni, quindi è necessario combinare hardware, utilizzando hardware dedicato per l'accelerazione, che può far aumentare la velocità di generazione delle prove da ore a secondi, rappresentando un enorme miglioramento.
Pertanto, ZK ha dipendenze hardware e necessita di chip dedicati.
Con l'aumento delle applicazioni della tecnologia ZKP in aree come il calcolo della privacy e l'espansione della blockchain, la velocità e l'efficienza di generazione delle ZKP sono diventate un collo di bottiglia, e la domanda di hardware sta aumentando.
3. Come si combinano PoS e mining ZK?
Se si utilizza l'accelerazione hardware ZK, si può realizzare il mining hardware, introducendo un nuovo modello economico.
Cos'è il mining ZK?
Il mining PoW tradizionale si basa sulla risoluzione di problemi matematici complessi, mentre il mining hardware ZK è definito dalla capacità di generare rapidamente ZKP.
Simile al mining PoW, i partecipanti possono competere per la velocità e l'efficienza nella generazione delle ZKP, e il primo partecipante a generare una prova valida riceve una ricompensa.
Come si combinano PoS e ZK?
In un sistema PoS, i validatori (cioè i delegatori) sono responsabili della verifica delle transazioni e dell'emissione 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 eseguono i loro compiti PoS, generano ZKP come prova aggiuntiva del loro lavoro. I validatori che generano e inviano con successo ZKP validi possono ricevere ricompense aggiuntive oltre alle già esistenti ricompense per i blocchi.
Questa potrebbe essere una forma di ricompensa in ETH o all'interno della rete (come una parte di token specifici o costi di Gas).
Le ricompense per i blocchi della mainnet possono essere divise in due parti, creando un sistema di ricompensa stratificato: una parte delle ricompense è destinata alla verifica PoS tradizionale, mentre l'altra viene distribuita in base al contributo dei nodi nella generazione delle prove ZK.
Da ciò si può vedere che ZK può fungere da miglioramento per la validazione PoS, mentre il mining ZK può estendere l'attività di staking PoS.
I delegatori, oltre a delegare ETH per ottenere ricompense PoS, possono anche ottenere ulteriori ricompense partecipando a lavori legati a ZK. Ad esempio, i delegatori possono eseguire nodi per la generazione di prove ZK, fornendo risorse di calcolo per supportare l'applicazione della tecnologia ZK.
Ma qui è stata proposta solo una possibilità; per integrare la tecnologia ZK nel meccanismo PoS esistente di Ethereum, sarà necessario modificare o estendere il protocollo PoS attuale per includere il ruolo delle prove ZK.
E deve essere progettato un modello di incentivazione equo, che garantisca di non compromettere l'efficacia degli incentivi PoS, ma favorisca anche l'applicazione della tecnologia ZK.
4. Il mining ZK introdurrà nuove esternalità positive?
Dopo la transizione di Ethereum da PoW a PoS, la critica principale è stata l'assenza di esternalità in questo sistema economico 'chiuso'.
Il PoW ha esternalità, richiede energia e hardware, estendendo così l'attività economica della blockchain al di fuori della blockchain, influenzando il mondo reale.
Nei sistemi PoS, l'idoneità a validare un blocco si basa principalmente sulla quantità di token detenuti (cioè il valore staked), e l'attività economica si concentra maggiormente sullo staking e sulle transazioni interne alla rete, piuttosto che su industrie esterne come la produzione di macchine minerarie PoW e il mercato dell'energia.
L'hardware di accelerazione ZK, proprio come le macchine minerarie PoW, richiede hardware dedicato, ma il problema del 'consumo energetico inefficace' sarà ridotto, poiché il PoW risolve problemi matematici per competere per i diritti di blocco, mentre il mining ZK genera prove valide per convalidare le transazioni, senza necessità di lavoro ripetitivo e inefficace da parte di nodi diversi.
5. Condivisione della potenza di calcolo tra AI e ZK
Ulteriore, potrebbe emergere un mercato della potenza di calcolo ZK, e potrebbe persino realizzarsi una condivisione tra potenza di calcolo AI e potenza di calcolo ZK.
Potrebbero emergere piattaforme integrate che forniscono servizi di calcolo completi, supportando le esigenze di calcolo dei compiti AI e ZK.
Gli utenti possono elaborare compiti AI che richiedono elevate capacità di calcolo e compiti che richiedono la generazione di prove ZK sulla stessa piattaforma.
A livello di protocollo, è possibile anche integrare: creare contratti intelligenti o protocolli che consentano ai fornitori di potenza di calcolo AI di partecipare alla generazione delle prove ZK o utilizzare la tecnologia ZK per convalidare i risultati dei calcoli AI.
La potenza di calcolo può essere distribuita dinamicamente: le risorse di calcolo possono essere allocate dinamicamente in base alle esigenze dei compiti. Ad esempio, quando la domanda di compiti AI è bassa, queste risorse possono essere utilizzate per generare prove ZK e viceversa.
6. I principali attori dell'accelerazione hardware ZK
Attualmente, il principale progetto nel campo dell'accelerazione hardware ZK è Cysic.
Cysic si concentra sulla progettazione e produzione di circuiti integrati dedicati (ASIC), array di gate programmabili sul campo (FPGA) e soluzioni di accelerazione GPU per accelerare 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 capacità di calcolo equivalente a 10 GPU RTX 4090, adatto per utenti privati.
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 una suite di librerie CUDA che supportano vari sistemi ZKP come Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, ecc. Queste librerie possono migliorare significativamente le prestazioni, aumentando di almeno il 50% rispetto ai framework open source.
Inoltre, Cysic ha un ecosistema, Cysic Network, principalmente progettato 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 calcolo affidabile.
In poche parole, Cysic Network è un pool minerario ZK e una piattaforma SaaS.
Attualmente, Cysic ha già collaborato con diversi progetti zkRollup, dimostrando l'utilità e la domanda di mercato dei suoi prodotti.
Oltre a Cysic, c'è un altro progetto molto interessante da menzionare: Scroll
Non ci si aspettava che Scroll, famoso per essere 'disprezzato' e 'infamato', fosse molto avanti nell'accelerazione hardware ZK.
Rispetto ad altri progetti ZK Rollup, Scroll può essere considerato un approccio innovativo, partendo dall'hardware e sviluppando hardware ZK dedicato GUP, creando così una propria barriera competitiva, che rappresenta il principale vantaggio competitivo di Scroll.
A guardare solo questo aspetto, Scroll è davvero un progetto molto hardcore.
Tuttavia, Scroll e Cysic hanno posizionamenti diversi: per Scroll, l'accelerazione hardware è parte della sua soluzione complessiva Layer 2; mentre Cysic è dedicato a fornire servizi di accelerazione hardware per l'intero ecosistema ZKP.
7. Riassunto
Infine, riassumiamo il contenuto di questo articolo:
Ethereum sta diventando ZK: Ethereum sta introducendo la tecnologia delle prove a conoscenza zero (ZK) per espandere e migliorare la privacy, applicando la tecnologia ZK nei livelli di consenso e dati per migliorare le prestazioni della rete.
ZK necessita di accelerazione hardware: poiché la generazione di prove a conoscenza zero richiede molte risorse computazionali, l'accelerazione hardware (come ASIC, FPGA) è vista come un mezzo necessario per aumentare l'efficienza.
La combinazione di PoS e mining ZK: propone un nuovo modello economico, in cui il mining ZK è considerato un'estensione del PoS, in cui i delegatori ottengono ricompense aggiuntive fornendo capacità di calcolo ZK, formando un modello di coesistenza tra PoS e PoW.
Il mining ZK introduce nuove esternalità positive: rispetto al PoW, il mining ZK potrebbe ridurre il consumo energetico inefficace, ma richiede comunque hardware dedicato, incentivando la produzione di hardware e l'innovazione tecnologica.
Condivisione della potenza di calcolo tra AI e ZK: i compiti di calcolo AI e ZK potrebbero condividere risorse hardware, formando un mercato di servizi di calcolo integrati.
Progetti leader di mercato: Cysic e Scroll sono leader nel campo dell'accelerazione hardware ZK, il primo è focalizzato sull'offerta di hardware per l'ecosistema ZK, mentre il secondo lo considera parte della soluzione Layer 2.
Infine, il campo dell'accelerazione hardware ZK ha già iniziato a emergere, e con la crescente ZKizzazione di Ethereum, l'accelerazione hardware ZK diventerà sempre più importante, e potrebbe persino modificare retroattivamente il modello economico di Ethereum, meritando la nostra attenzione continua su questo campo.
