O modelo econômico do Ethereum pode eventualmente se tornar uma combinação de PoS e PoW, formando um novo modelo de “Consensus híbrido”.
Escrito por Yue Xiaoyu
O fundador da Web3Caff, Gootor, apresentou um ponto de vista muito importante e aqui compartilhamos algumas reflexões adicionais:
Éter está se ZK-ificando, e o verificador ZK requer aceleração de hardware, assim como o BTCMineração tem dependência de hardware, então ZK Mineração pode se tornar um novo tipo de PoW.
O modelo econômico do Ethereum pode eventualmente evoluir para uma coexistência de PoS e PoW, formando um novo modelo de “Consenso híbrido”.
A seguir, vamos analisar mais detalhadamente a lógica subjacente à ideia acima mencionada.
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1, Ethereum está se tornando ZK
O princípio básico da ZK (Prova de conhecimento zero) é que uma parte pode provar a outra que uma declaração é verdadeira sem fornecer nenhuma outra informação.
Esta é uma tecnologia muito promissora.
A tecnologia ZK atualmente é amplamente utilizada no campo da blockchain principalmente para escalabilidade.
Vitalik sempre tem estado a promover a tecnologia ZK, e devido à vontade e inclinação de Vitalik, a Fundação Ethereum também investiu em vários projetos ZK.
No entanto, o ciclo de construção da infraestrutura do projeto ZK é relativamente longo, portanto, o que os usuários comuns podem perceber diretamente atualmente são várias soluções de camada 2 da ZK Rollup, ou seja, soluções de segunda camada da ETH baseadas na ZK Chain.
Um exemplo típico é zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, etc.
Estes são todos fundidos com a tecnologia ZK na camada de execução do Ethereum.
E o próprio Ethereum está gradualmente se tornando ZK.
（1）Camada de Consenso ZK (como proposta da Beam Chain): ao ZKificar o processo de verificação das operações de consenso, é possível simplificar e acelerar o processo de consenso.
（2）Camada de dados ZK化：只存储证明而不存储所有交易数据，可以显著减少na cadeia存储需求。
Através destes meios, o Ethereum consegue melhorar significativamente o desempenho da sua rede, incluindo a velocidade de processamento de transações, custos e proteção de privacidade, mantendo a sua Descentralização e segurança.
A introdução da tecnologia ZK é vista como parte da estratégia de expansão a longo prazo do ecossistema do Ethereum, para lidar com a crescente demanda dos usuários e a complexidade das aplicações.
2. Por que o ZK precisa ser combinado com hardware?
A ZK mencionada acima tem muitas vantagens, mas atualmente enfrenta o maior obstáculo na geração de ZKP (Zero-Knowledge Proofs), que é o problema de desempenho.
O mecanismo de funcionamento da ZK é através da consolidação de várias transações em uma única prova concisa pelos validadores e, em seguida, submeter as transações à rede principal, permitindo assim a escalabilidade da rede principal.
Mas o ZK também tem suas limitações, pois o processo de geração de provas consome muito tempo e energia.
Devido à necessidade de muitos cálculos matemáticos complexos, como exponenciação, inverso e cálculo de emparelhamento bilinear, a criação de provas geralmente desacelera.
A otimização de software por si só não é suficiente para aumentar ainda mais o desempenho, portanto, é necessário combinar com hardware e acelerar usando hardware dedicado, o que pode aumentar a velocidade de geração de provas de horas para segundos, o que seria um grande avanço.
Portanto, o ZK tem dependência de hardware e requer um chip especializado.
Com o aumento gradual da aplicação da tecnologia ZKP em áreas como computação privada, extensão de blockchain, etc., a velocidade e eficiência de geração do ZKP tornaram-se um gargalo, e a demanda por hardware no mercado também está cada vez mais forte.
3, Como a PoS e ZK Mineração se combinam?
Se o ZK hardware acceleration for adotado, pode-se alcançar Mineração de hardware, o que resulta em um novo modelo econômico.
O que é ZK Mineração?
A mineração tradicional de 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 à Mineração PoW, os participantes podem competir na velocidade e eficiência da geração de ZKP, sendo que os participantes que gerarem provas válidas primeiro receberão recompensas.
Como é que PoS e ZK são combinados em detalhe?
No sistema PoS, os validadores são responsáveis por validar transações e propor novos blocos. As provas de conhecimento zero podem ser usadas para provar a correção de um bloco ou uma série de transações, aumentando a segurança e reduzindo os custos de validação.
Os validadores, enquanto cumprem 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.
Isto pode ser ETH ou uma forma de recompensa dentro da rede (como um Token específico ou parte das taxas de gás).
A recompensa de bloco da Rede principal pode ser dividida em duas partes, criando um sistema de recompensas em camadas: uma parte da recompensa é usada para a validação tradicional de PoS, enquanto a outra parte é distribuída com base na contribuição dos nós na geração de provas ZK.
Desta forma, fica claro que ZK pode ser um aprimoramento para a validação PoS, enquanto ZK Mineração pode ser uma extensão para o stake PoS.
Os stakers, para além de stake ETH para receber recompensas PoS, também podem obter recompensas adicionais ao participar em trabalhos relacionados com ZK. Por exemplo, os stakers podem executar a geração de provas ZK para fornecer recursos computacionais e apoiar a aplicação da tecnologia ZK.
Mas aqui apenas se apresenta uma possibilidade. Se quiser integrar a tecnologia ZK com o mecanismo PoS existente no Ethereum, é necessário modificar ou expandir o protocolo PoS atual para acomodar o papel das provas ZK.
E é necessário projetar um modelo de incentivo justo que não só não enfraqueça o efeito do incentivo do PoS, mas também promova a aplicação da tecnologia ZK.
4, ZK Mineração irá introduzir novas externalidades positivas?
Uma das críticas mais comuns ao Ethereum após a transição do PoW para o PoS é a falta de introdução de externalidades neste sistema econômico “fechado”.
PoW é uma externalidade que requer energia e hardware, expandindo assim as atividades econômicas da cadeia de blocos para fora da cadeia de blocos, afetando o mundo real.
No sistema PoS, a qualificação do Bloco é principalmente baseada na quantidade de Token detida (ou seja, stake), com atividades económicas mais concentradas em stake e transações na rede, em vez de envolver a produção extensiva de Equipamento de mineração, mercado de eletricidade e outras indústrias externas, como PoW.
Assim como o equipamento de mineração PoW, a aceleração de hardware ZK requer hardware especializado, mas o problema de ‘consumo de energia inválido’ será resolvido por Gota, pois o PoW é a competição para resolver problemas matemáticos e ganhar o direito de criar blocos, enquanto a mineração ZK gera provas válidas para verificar transações sem a necessidade de nós diferentes realizarem trabalho inválido repetitivo.
5, AI e ZK compartilham Poder de computação
Além disso, surgirá um mercado de ZK Poder de computação, e até mesmo será possível compartilhar o AI Poder de computação e ZK Poder de computação.
Pode haver uma plataforma integrada no mercado que oferece serviços de computação abrangentes, suportando as necessidades de computação de IA e tarefas ZK.
Os usuários podem lidar com tarefas de IA que exigem computação de alto desempenho e tarefas que exigem geração de prova ZK na mesma plataforma.
Também é possível integrar no nível do protocolo: criar contratos inteligentes ou protocolos para que os provedores de poder de computação AI também possam participar na geração de provas ZK ou usar a tecnologia ZK para verificar os resultados do cálculo AI.
O poder de computação também pode ser alocado dinamicamente: os recursos de poder de computação podem ser alocados dinamicamente de acordo com as necessidades da tarefa. Por exemplo, quando a demanda por tarefas de IA 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 no campo de aceleração de hardware ZK é Cysic.
Cysic focuses on designing and manufacturing 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 projetou dois produtos de hardware:
(1) ZK Air: Dispositivo ZK portátil, com tamanho semelhante ao de um adaptador de energia de laptop, com capacidade de computação equivalente a 10 GPUs RTX 4090, adequado para usuários individuais.
（2）ZK Pro: Equipamento mais poderoso, com desempenho equivalente a 50 GPUs RTX 4090, projetado para projetos ZK de grande escala, como zkRollup e zkML.
Além do hardware, a Cysic também oferece uma biblioteca armadilha CUDA, que suporta vários sistemas ZKP, como Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc. Essas bibliotecas podem melhorar significativamente o desempenho, aumentando pelo menos 50% em comparação com o framework de Código aberto.
Ao mesmo tempo, Cysic tem um ecossistema, Cysic Network, principalmente para integrar e gerenciar recursos de computação da comunidade, conectar a equipa do projeto ZK, provedores de poder computacional e validadores da comunidade, formando uma rede confiável de poder computacional.
Em termos simples, a Cysic Network é apenas uma plataforma ZK 01928374656574839201 e SaaS Pool de mineração.
Atualmente, a Cysic colaborou com vários projetos zkRollup, demonstrando a utilidade e a demanda de mercado de seus produtos.
Além do Cysic, há um projeto muito característico que vale a pena mencionar: Scroll
Não se esperava que o Scroll, conhecido por ser “um estranho no ninho” e ter uma reputação negativa, estivesse muito à frente na aceleração de hardware ZK.
Comparado a outros projetos ZK Rollup, o Scroll é único, começando pelo hardware e desenvolvendo o GUP de aceleração ZK dedicado, criando sua própria vantagem competitiva diferenciada, que é a maior força do Scroll.
Apenas olhando para isso, o Scroll é realmente um projeto hardcore.
No entanto, a Scroll e a Cysic têm posições diferentes: para a Scroll, a aceleração de hardware é parte integrante da sua solução Layer2; enquanto a Cysic se dedica a fornecer serviços de aceleração de hardware para todo o ecossistema ZKP.
7. Resumo
Por fim, resumindo o conteúdo deste artigo:
（1）A Ethereum está sendo ZK-ificada: A Ethereum está implementando a tecnologia de prova de conhecimento zero (ZK) para escalabilidade e melhor privacidade, já aplicou a tecnologia ZK na camada de consenso e na camada de dados para melhorar o desempenho da rede.
（2）ZK requer aceleração de hardware: devido ao alto consumo de recursos computacionais para gerar prova de conhecimento zero, a aceleração de hardware (como ASIC, FPGA) é considerada um meio necessário para melhorar a eficiência.
（3）A combinação de PoS e Mineração ZK: propõe um novo modelo econômico, que usa a Mineração ZK como uma extensão do PoS, onde os stakers obtêm recompensas adicionais ao fornecer poder computacional ZK, formando um modelo coexistente de PoS e PoW.
(4) A ZK Mineração introduz uma nova externalidade positiva: em comparação com PoW, a ZK Mineração pode reduzir o consumo de energia ineficiente, mas ainda requer hardware especializado, o que incentiva a produção de hardware e a inovação tecnológica.
(5) Compartilhamento de poder de computação entre AI e ZK: As tarefas de computação de AI e ZK podem compartilhar recursos de hardware, formando um mercado de serviços de computação abrangente.
（6）Projeto líder de mercado: Cysic e Scroll são líderes no campo de aceleração de hardware ZK, com o primeiro focado em fornecer hardware para o ecossistema ZK e o último como parte de uma solução Layer2.
Por fim, a pista de aceleração de hardware ZK começou a aparecer. Com a maior ZKização do Ethereum, a aceleração de hardware ZK se tornará ainda mais importante e até mesmo poderá mudar o modelo econômico do Ethereum, o que nos faz querer seguir continuamente esta pista.
