Autor: Yue Xiaoyu
O Ethereum está a tornar-se em ZK, e os verificadores de ZK precisam de aceleração de hardware, tal como o BTCMineração tem uma dependência de hardware, então o ZKMineração pode vir a tornar-se um novo tipo de PoW.
**O modelo econômico do Ethereum pode eventualmente evoluir para uma combinação de PoS e PoW, formando um novo modelo de “Consenso híbrido”.
Em seguida, vamos dar uma olhada na lógica subjacente da suposição acima.
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1、ETH坊正在ZK化
O princípio básico do ZK (Prova de Conhecimento Zero) é que uma parte pode provar a outra que uma declaração é verdadeira sem a necessidade de fornecer qualquer outra informação.
Esta é uma tecnologia muito promissora.
A tecnologia ZK atualmente é amplamente utilizada no campo blockchain para escalabilidade.
Vitalik Buterin has been promoting ZK technology, and due to Vitalik Buterin’s willingness and inclination, the Ethereum Foundation has also invested in various ZK projects.
Mas o ciclo de construção do projeto ZK é relativamente longo, então o que os usuários comuns podem perceber diretamente atualmente são várias soluções ZK Rollup, ou seja, soluções de segunda camada ZK para a ETH.
Um exemplo típico é zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, etc.
Todas estas são fusões de tecnologia ZK na camada de execução do Ethereum.
E o próprio Ethereum está gradualmente se tornando ZK.
Camada de Consenso ZK (como proposto pela Beam Chain): ao ZKificar o processo de validação das operações de Consenso, é possível simplificar e acelerar o processo de Consenso.
（2）ZK da camada de dados: armazenar apenas as provas, em vez de todos os dados de transações, pode reduzir significativamente as necessidades de armazenamento na cadeia.
Através destes meios, a Ethereum pode melhorar significativamente o desempenho da sua rede, incluindo a velocidade de processamento de transações, os custos e a proteção da privacidade, mantendo a sua Descentralização e segurança.
A introdução da tecnologia ZK é vista como parte da estratégia de expansão de longo prazo do ecossistema Ethereum, que pode lidar com uma demanda e complexidade de aplicativos mais elevadas.
**2、Porque é que o ZK precisa de combinar hardware?
Acima mencionou-se muitas vantagens do ZK, mas o maior obstáculo que o ZK enfrenta atualmente é o problema de desempenho na geração de ZKP (Provas de Conhecimento Zero).
O mecanismo de funcionamento do ZK é através da combinação de várias transações em uma única prova concisa pelos validadores e, em seguida, submetendo as transações à Rede principal, o que finalmente permite a escalabilidade da Rede principal.
Mas o ZK também tem limitações, pois o processo de geração de prova é muito exigente em termos de tempo e recursos.
Devido à necessidade de muitos cálculos matemáticos complexos, como potenciação, operações de inversão e cálculos de emparelhamento bilinear, a criação de provas geralmente diminui a velocidade.
Apenas otimizar o software por si só não pode melhorar ainda mais o desempenho, portanto, é necessário combinar hardware e acelerar usando hardware especializado, o que pode aumentar a velocidade de geração de prova de horas para segundos, o que será um grande avanço.
Portanto, o ZK tem dependência de hardware e requer chips dedicados.
Com o aumento gradual da aplicação da tecnologia ZKP em áreas como computação privada e extensão de blockchain, a velocidade e eficiência de geração do ZKP tornaram-se um gargalo, e a demanda por hardware no mercado está cada vez mais forte.
**3、Como é que PoS e ZKMineração se combinam?
Se o ZK Hardware Acceleration for usado, ele pode realizar Mineração de hardware, o que cria um novo modelo econômico.
O que é ZKMineração?
A mineração tradicional PoW (Prova de Trabalho) depende da resolução de problemas matemáticos complexos, enquanto a mineração de hardware ZK é a capacidade de gerar rapidamente ZKP.
Semelhante ao Mineração PoW, os participantes podem competir na velocidade e eficiência de geração de ZKP, e os participantes que primeiro gerarem provas válidas receberão recompensas.
Como o PoS e o ZK são combinados especificamente?
No sistema PoS, os validadores (ou seja, os stakers) são responsáveis por validar transações e propor novos Blocos. As provas de conhecimento zero podem ser usadas para comprovar a correção de um Bloco ou de uma série de transações, aumentando a segurança e os custos de validação do Gota.
Os validadores, enquanto desempenham as suas funções de PoS, geram ZKP como prova adicional do seu trabalho. Os validadores que conseguem gerar e submeter com sucesso ZKP válidos podem receber uma recompensa adicional para além da Recompensa de bloco existente.
Este pode ser ETH ou uma forma de recompensa dentro da rede (como um Token específico ou parte da taxa de gás).
Recompensa de bloco pode ser dividida em duas partes, formando um sistema de recompensa em camadas: uma parte da recompensa é usada para a verificação tradicional de PoS, enquanto a outra parte é distribuída com base na contribuição dos Nós na geração de prova ZK.
Desta forma, podemos ver que o ZK pode ser uma melhoria na verificação de PoS, enquanto o ZK Mineração pode ser uma expansão do stake de PoS.
Além de staking ETH para obter recompensas de PoS, os stakers também podem obter recompensas adicionais ao participar de trabalhos relacionados com ZK. Por exemplo, os stakers podem executar nós de geração de provas ZK, fornecendo recursos computacionais para suportar aplicações de tecnologia ZK.
Mas aqui apenas é apresentada uma possibilidade. Se a tecnologia ZK for integrada ao mecanismo PoS atual do Ethereum, será necessário modificar ou expandir o protocolo PoS atual para acomodar o papel das provas ZK.
E deve-se projetar um modelo de incentivo justo para garantir que não enfraqueça o efeito de incentivo do PoS e promova a aplicação da tecnologia ZK.
**4. A ZKMineração trará novos efeitos externos positivos?
Uma das maiores críticas à transição do Ethereum de PoW para PoS é a falta de externalidades introduzidas neste sistema econômico ‘fechado’.
PoW é externo, requer energia, hardware, estendendo as atividades econômicas da cadeia de blocos para fora da cadeia de blocos, afetando o mundo real.
No sistema PoS, a qualificação para validar Bloco é principalmente baseada na quantidade de Token detida (ou seja, stake), com mais atividade econômica concentrada em stake e transações internas da rede, em vez de envolver a produção extensiva de Equipamento de mineração, mercado de eletricidade e outras indústrias externas, como no PoW.
ZK加速硬件和PoWEquipamento de mineração一样，需要专用硬件，但是“无效耗电”问题会被Gota，因为PoW是解决数学题来竞争出块权，而ZKMineração则是生成有效的证明来验证交易，无需不同的Nó做重复性的无效劳动。
5. AI e ZK compartilham Poder de computação
Além disso, surgirá um mercado de ZKPoder de computação e até mesmo a partilha de AIPoder de computação e ZKPoder de computação.
No mercado, pode surgir uma plataforma integrada que oferece serviços de computação abrangentes, suportando as necessidades de cálculo de IA e ZK.
Os usuários podem lidar com tarefas de IA de alto desempenho e tarefas de geração de prova ZK na mesma plataforma.
A integração também pode ocorrer ao nível do protocolo: criar contratos inteligentes ou protocolos, permitindo que os provedores de poder de computação de IA participem na geração de prova de conhecimento zero (ZK) ou usem a tecnologia ZK para verificar os resultados do cálculo de IA.
O poder de computação também pode ser alocado dinamicamente: os recursos de poder de computação são alocados dinamicamente de acordo com as necessidades da tarefa. Por exemplo, quando a demanda por tarefas de inteligência artificial é baixa, esses recursos podem ser usados para gerar provas de conhecimento-zero, e vice-versa.
6, principais jogadores de aceleração de hardware ZK
Atualmente, o principal projeto de aceleração de hardware ZK é Cysic.
Cysic specializes in the design and production of Circuitos Integrados de Aplicação Específica (ASIC), matrizes de portas programáveis em campo (FPGA) e soluções de aceleração de GPU para acelerar o processo de geração de ZKP.
Cysic designed two hardware products:
（1） ZK Air: um dispositivo ZK leve, do tamanho de um adaptador de energia de laptop, com poder de processamento equivalente a 10 GPUs RTX 4090, adequado para uso pessoal.
（2）ZK Pro: um dispositivo mais poderoso, com desempenho equivalente a 50 placas RTX 4090 GPU, projetado para projetos ZK de grande escala, como zkRollup e zkML.
Além do hardware, a Cysic também fornece uma biblioteca de CUDA de armadilha, que suporta vários sistemas de ZKP como Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc. Essas bibliotecas podem aumentar significativamente o desempenho em pelo menos 50% em comparação com o framework de código aberto.
Ao mesmo tempo, a Cysic tem um ecossistema, a Cysic Network, que visa integrar e gerir os recursos computacionais da comunidade, ligar a equipa do projeto ZK, fornecedores de energia computacional e validadores da comunidade para formar uma rede de energia computacional confiável.
Em termos simples, a Cysic Network é uma plataforma ZKPool de mineração e SaaS.
Atualmente, a Cysic já colaborou com vários projetos zkRollup, demonstrando a utilidade e a demanda de mercado de seus produtos.
Além do Cysic, há outro projeto muito especial a ser mencionado: Scroll
Não se esperava que o Scroll, conhecido por “desertar da multidão e ser abandonado pela família” e “notório”, estivesse na vanguarda da aceleração de hardware ZK.
Em comparação com outros projetos ZK Rollup, o Scroll pode ser considerado como um caminho alternativo, começando com hardware, desenvolvendo o GUP ZK acelerador de hardware especializado, formando sua própria barreira competitiva, que também é a maior vantagem competitiva diferenciada do Scroll.
Apenas olhando para este aspecto, o Scroll é realmente um projeto bastante hardcore.
No entanto, a Scroll e a Cysic têm posições diferentes: para a Scroll, a aceleração de hardware é parte integrante da sua solução global de Layer2; enquanto que a Cysic está empenhada em fornecer serviços de aceleração de hardware para todo o ecossistema ZKP.
7. Resumo
Finalmente, resumindo o conteúdo deste artigo:
（1）A Ethereum está se ZK-ificando: A Ethereum está implementando a tecnologia de Prova de Conhecimento Zero (ZK) para expandir e melhorar a privacidade. Já aplicou a tecnologia ZK nas camadas de consenso e Camada de dados para melhorar o desempenho da rede.
（2）ZK precisa de aceleração de hardware: devido ao alto consumo de recursos de computação para gerar provas de conhecimento zero, a aceleração de hardware (como ASIC, FPGA) é considerada um meio necessário para aumentar a eficiência.
（3）Combinação de PoS e ZKMineração: foi proposto um novo modelo econômico, que integra o ZKMineração como uma extensão do PoS, permitindo que os stakers obtenham recompensas adicionais ao fornecer capacidade de cálculo ZK, resultando em um modelo coexistente de PoS e PoW.
(4) ZKMineração introduz uma nova externalidade positiva: em comparação com PoW, ZKMineração pode reduzir o desperdício de energia inútil, mas ainda requer hardware especializado, trazendo incentivos para a produção de hardware e inovação tecnológica.
（5）Compartilhamento de poder de computação AI e ZK: as tarefas de cálculo AI e ZK podem compartilhar recursos de hardware, formando um mercado de serviços de computação abrangente.
（6）Projetos líderes de mercado: Cysic e Scroll são líderes no campo de aceleração de hardware ZK, o primeiro focado em fornecer hardware para o ecossistema ZK, enquanto o segundo o trata como parte de sua solução Layer2.
Por fim, a pista de aceleração de hardware ZK já está começando a se manifestar. Com a maior adoção do ZK na Ethereum, a aceleração de hardware ZK se tornará ainda mais importante e pode até mesmo alterar o modelo econômico da Ethereum. Vale a pena seguir essa pista.
