O futuro do Ethereum: a combinação de tecnologia ZK e aceleração de hardware
Recentemente, alguns especialistas na área do Web3 levantaram um ponto de vista intrigante: o Ethereum está passando por um processo de ZKização, o que pode levar ao surgimento de um novo tipo de mecanismo de prova de trabalho (PoW). Esta mudança pode fazer com que o modelo econômico do Ethereum evolua para um modo de consenso híbrido que coexiste com a prova de participação (PoS) e PoW. Vamos explorar a lógica subjacente a esta ideia.
O processo de ZK do Ethereum
A tecnologia de prova de conhecimento nulo (ZK) permite que uma parte prove a outra a veracidade de uma declaração sem precisar fornecer informações adicionais. Esta tecnologia é principalmente usada para escalabilidade no campo da blockchain. Vários projetos de ZK Rollup já surgiram no ecossistema Ethereum, como zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, entre outros, que são tentativas de integrar a tecnologia ZK na camada de execução do Ethereum.
Ao mesmo tempo, o Ethereum também está progressivamente a introduzir a tecnologia ZK:
ZKização da camada de consenso: ao ZKizar o processo de verificação das operações de consenso, simplifica e acelera o processo de consenso.
Camada de dados ZK: armazena apenas provas e não todos os dados das transações, reduzindo significativamente a necessidade de armazenamento na cadeia.
Estas mudanças visam melhorar o desempenho da rede Ethereum, incluindo a velocidade de processamento de transações, eficiência de custos e proteção de privacidade, mantendo a descentralização e segurança.
A Necessidade de Tecnologia ZK e Aceleração de Hardware
Apesar das vantagens claras da tecnologia ZK, o maior desafio atualmente é o gargalo de desempenho na geração de provas de conhecimento zero (ZKP). O processo de geração de ZKP envolve cálculos matemáticos complexos, como potenciação, cálculo de inversos e computação de emparelhamentos bilineares, que são extremamente demorados.
Para superar este gargalo, a aceleração de hardware tornou-se uma escolha inevitável. Hardware dedicado pode aumentar a velocidade de geração de provas de horas para segundos, este grande avanço torna a tecnologia ZK mais viável em aplicações práticas. Portanto, o desenvolvimento da tecnologia ZK está intimamente relacionado ao design e à produção de chips dedicados.
A fusão entre PoS e mineração ZK
O surgimento da aceleração de hardware ZK abriu caminho para um novo modelo econômico - a mineração ZK. Este modelo é semelhante à mineração PoW tradicional, onde os participantes competem pela velocidade e eficiência na geração de ZKP, e o primeiro a gerar uma prova válida recebe uma recompensa.
No sistema PoS, a prova ZK pode ser usada para verificar a precisão das transações e blocos, aumentando a segurança e reduzindo os custos de verificação. Os validadores, enquanto desempenham suas funções no PoS, também podem gerar ZKP como prova de trabalho adicional. Validadores que submetem com sucesso ZKP válidos podem receber recompensas adicionais, que podem ser ETH ou outras formas de incentivos dentro da rede.
Neste modelo, a recompensa de bloco da mainnet pode ser dividida em duas partes: uma parte para a validação tradicional de PoS e a outra parte distribuída com base na contribuição dos nós na geração de provas ZK. Os stakers, além de obter recompensas de PoS ao fazer staking de Éter, também podem obter ganhos adicionais ao operar nós de geração de provas ZK.
No entanto, para integrar esse mecanismo ao sistema PoS existente do Ethereum, é necessário modificar ou expandir o protocolo atual e projetar um modelo de incentivos justo, a fim de garantir que a eficácia do PoS não seja comprometida, enquanto se promove a aplicação da tecnologia ZK.
Externalidades da mineração ZK
Em comparação com o PoS puro, a mineração ZK pode introduzir novas externalidades no ecossistema Ethereum. Os sistemas PoS baseiam-se principalmente na aposta de tokens, com atividades económicas relativamente fechadas. A mineração ZK, semelhante ao PoW, exige hardware especializado, o que irá expandir as atividades económicas da blockchain para o mundo real, afetando a produção de hardware e a inovação tecnológica.
Em comparação com a mineração PoW, a mineração ZK pode ser mais eficiente em termos de energia. Porque não se trata de resolver problemas matemáticos sem sentido, mas sim de gerar provas de transação válidas, evitando o trabalho repetitivo e inútil entre os nós.
Compartilhamento de poder computacional entre IA e ZK
Com o desenvolvimento da tecnologia, pode surgir uma plataforma de serviços de computação integrada que compartilha capacidade computacional de IA e capacidade computacional ZK. Essas plataformas podem suportar tarefas de IA de alto desempenho e geração de provas ZK. Através de contratos inteligentes ou protocolos, os provedores de capacidade computacional de IA também podem participar na geração de provas ZK ou usar a tecnologia ZK para validar os resultados do cálculo de IA.
Neste modo, os recursos de computação podem ser alocados dinamicamente com base na demanda. Quando a demanda por tarefas de IA é baixa, a computação excedente pode ser utilizada para gerar provas ZK, e vice-versa, alcançando uma utilização eficiente dos recursos.
Projetos líderes de aceleração de hardware ZK
Na área de aceleração de hardware ZK, a Cysic é um projeto que merece atenção. A empresa se concentra no design e na produção de circuitos integrados específicos para aplicações (ASIC), matrizes de portas programáveis em campo (FPGA) e soluções de aceleração com GPU para acelerar a geração de ZKP.
A Cysic lançou dois principais produtos de hardware:
ZK Air: Dispositivo leve adequado para usuários individuais, com poder de computação equivalente a 10 GPUs RTX 4090.
ZK Pro: Dispositivo de alto desempenho voltado para grandes projetos ZK, com desempenho equivalente a 50 GPUs RTX 4090.
Além do hardware, a Cysic também oferece bibliotecas CUDA, suportando vários sistemas ZKP, melhorando significativamente o desempenho. Ao mesmo tempo, a Cysic Network, como uma pool de mineração ZK e plataforma SaaS, integra e gerencia recursos de computação da comunidade.
Outro projeto que vale a pena mencionar é o Scroll. Como uma solução Layer2, o Scroll formou uma vantagem competitiva única ao desenvolver hardware GUP dedicado para aceleração ZK. Embora o Scroll seja controverso em alguns aspectos, seus esforços na área de aceleração de hardware ZK são, sem dúvida, dignos de reconhecimento.
Conclusão
À medida que o Ethereum continua seu processo de ZK, a importância da aceleração de hardware ZK se tornará cada vez mais evidente. Esta tecnologia não apenas pode mudar o modelo econômico do Ethereum, mas também pode ter um impacto profundo em toda a indústria de blockchain. A trilha de aceleração de hardware ZK já mostrou um enorme potencial, merecendo a contínua atenção e pesquisa aprofundada dos profissionais do setor.
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Ethereum ZK e aceleração de hardware: o nascimento de um novo mecanismo de consenso e modelo econômico
O futuro do Ethereum: a combinação de tecnologia ZK e aceleração de hardware
Recentemente, alguns especialistas na área do Web3 levantaram um ponto de vista intrigante: o Ethereum está passando por um processo de ZKização, o que pode levar ao surgimento de um novo tipo de mecanismo de prova de trabalho (PoW). Esta mudança pode fazer com que o modelo econômico do Ethereum evolua para um modo de consenso híbrido que coexiste com a prova de participação (PoS) e PoW. Vamos explorar a lógica subjacente a esta ideia.
O processo de ZK do Ethereum
A tecnologia de prova de conhecimento nulo (ZK) permite que uma parte prove a outra a veracidade de uma declaração sem precisar fornecer informações adicionais. Esta tecnologia é principalmente usada para escalabilidade no campo da blockchain. Vários projetos de ZK Rollup já surgiram no ecossistema Ethereum, como zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, entre outros, que são tentativas de integrar a tecnologia ZK na camada de execução do Ethereum.
Ao mesmo tempo, o Ethereum também está progressivamente a introduzir a tecnologia ZK:
Estas mudanças visam melhorar o desempenho da rede Ethereum, incluindo a velocidade de processamento de transações, eficiência de custos e proteção de privacidade, mantendo a descentralização e segurança.
A Necessidade de Tecnologia ZK e Aceleração de Hardware
Apesar das vantagens claras da tecnologia ZK, o maior desafio atualmente é o gargalo de desempenho na geração de provas de conhecimento zero (ZKP). O processo de geração de ZKP envolve cálculos matemáticos complexos, como potenciação, cálculo de inversos e computação de emparelhamentos bilineares, que são extremamente demorados.
Para superar este gargalo, a aceleração de hardware tornou-se uma escolha inevitável. Hardware dedicado pode aumentar a velocidade de geração de provas de horas para segundos, este grande avanço torna a tecnologia ZK mais viável em aplicações práticas. Portanto, o desenvolvimento da tecnologia ZK está intimamente relacionado ao design e à produção de chips dedicados.
A fusão entre PoS e mineração ZK
O surgimento da aceleração de hardware ZK abriu caminho para um novo modelo econômico - a mineração ZK. Este modelo é semelhante à mineração PoW tradicional, onde os participantes competem pela velocidade e eficiência na geração de ZKP, e o primeiro a gerar uma prova válida recebe uma recompensa.
No sistema PoS, a prova ZK pode ser usada para verificar a precisão das transações e blocos, aumentando a segurança e reduzindo os custos de verificação. Os validadores, enquanto desempenham suas funções no PoS, também podem gerar ZKP como prova de trabalho adicional. Validadores que submetem com sucesso ZKP válidos podem receber recompensas adicionais, que podem ser ETH ou outras formas de incentivos dentro da rede.
Neste modelo, a recompensa de bloco da mainnet pode ser dividida em duas partes: uma parte para a validação tradicional de PoS e a outra parte distribuída com base na contribuição dos nós na geração de provas ZK. Os stakers, além de obter recompensas de PoS ao fazer staking de Éter, também podem obter ganhos adicionais ao operar nós de geração de provas ZK.
No entanto, para integrar esse mecanismo ao sistema PoS existente do Ethereum, é necessário modificar ou expandir o protocolo atual e projetar um modelo de incentivos justo, a fim de garantir que a eficácia do PoS não seja comprometida, enquanto se promove a aplicação da tecnologia ZK.
Externalidades da mineração ZK
Em comparação com o PoS puro, a mineração ZK pode introduzir novas externalidades no ecossistema Ethereum. Os sistemas PoS baseiam-se principalmente na aposta de tokens, com atividades económicas relativamente fechadas. A mineração ZK, semelhante ao PoW, exige hardware especializado, o que irá expandir as atividades económicas da blockchain para o mundo real, afetando a produção de hardware e a inovação tecnológica.
Em comparação com a mineração PoW, a mineração ZK pode ser mais eficiente em termos de energia. Porque não se trata de resolver problemas matemáticos sem sentido, mas sim de gerar provas de transação válidas, evitando o trabalho repetitivo e inútil entre os nós.
Compartilhamento de poder computacional entre IA e ZK
Com o desenvolvimento da tecnologia, pode surgir uma plataforma de serviços de computação integrada que compartilha capacidade computacional de IA e capacidade computacional ZK. Essas plataformas podem suportar tarefas de IA de alto desempenho e geração de provas ZK. Através de contratos inteligentes ou protocolos, os provedores de capacidade computacional de IA também podem participar na geração de provas ZK ou usar a tecnologia ZK para validar os resultados do cálculo de IA.
Neste modo, os recursos de computação podem ser alocados dinamicamente com base na demanda. Quando a demanda por tarefas de IA é baixa, a computação excedente pode ser utilizada para gerar provas ZK, e vice-versa, alcançando uma utilização eficiente dos recursos.
Projetos líderes de aceleração de hardware ZK
Na área de aceleração de hardware ZK, a Cysic é um projeto que merece atenção. A empresa se concentra no design e na produção de circuitos integrados específicos para aplicações (ASIC), matrizes de portas programáveis em campo (FPGA) e soluções de aceleração com GPU para acelerar a geração de ZKP.
A Cysic lançou dois principais produtos de hardware:
Além do hardware, a Cysic também oferece bibliotecas CUDA, suportando vários sistemas ZKP, melhorando significativamente o desempenho. Ao mesmo tempo, a Cysic Network, como uma pool de mineração ZK e plataforma SaaS, integra e gerencia recursos de computação da comunidade.
Outro projeto que vale a pena mencionar é o Scroll. Como uma solução Layer2, o Scroll formou uma vantagem competitiva única ao desenvolver hardware GUP dedicado para aceleração ZK. Embora o Scroll seja controverso em alguns aspectos, seus esforços na área de aceleração de hardware ZK são, sem dúvida, dignos de reconhecimento.
Conclusão
À medida que o Ethereum continua seu processo de ZK, a importância da aceleração de hardware ZK se tornará cada vez mais evidente. Esta tecnologia não apenas pode mudar o modelo econômico do Ethereum, mas também pode ter um impacto profundo em toda a indústria de blockchain. A trilha de aceleração de hardware ZK já mostrou um enorme potencial, merecendo a contínua atenção e pesquisa aprofundada dos profissionais do setor.