¿Por qué se dice que Ethereum podría volver a la era de PoW?

Escrito por Yue Xiaoyu

El fundador de Web3Caff, Gootor, planteó un punto de vista muy importante, y aquí comparto algunas reflexiones adicionales:

La cadena de bloques de Ethereum se está ZKificando, y el verificador ZK requiere aceleración de hardware, al igual que la minería de BTC, por lo que ZK Minería podría convertirse en un nuevo tipo de PoW.

El modelo económico de Ethereum podría eventualmente convertirse en una combinación de PoS y PoW, creando un nuevo modelo de consenso híbrido.

A continuación, vamos a examinar en detalle la lógica subyacente de la idea anterior.

1. Ethereum está siendo ZKizado

El principio básico de zk-SNARKs es que una parte puede demostrar a otra que una afirmación es verdadera sin necesidad de proporcionar ninguna otra información.

Esta es una tecnología muy prometedora.

La tecnología ZK actualmente se utiliza principalmente en el campo de la cadena de bloques para la escalabilidad.

Vitalik has been actively promoting ZK technology, and due to Vitalik's intentions and preferences, the Ethereum Foundation has also invested in various ZK projects.

Sin embargo, el ciclo de construcción de proyectos como ZK es bastante largo, por lo que lo que los usuarios comunes pueden percibir directamente en este momento son varias soluciones de capa 2 ZK Rollup, es decir, soluciones de capa 2 de Ethereum basadas en ZK.

Algunos ejemplos son zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, etc.

Estos son todos fusionados con la tecnología ZK en la capa de ejecución de Ethereum.

Y la propia plataforma de Ethereum también se está moviendo gradualmente hacia la tecnología ZK.

Capa de Consenso ZK (como propuesto en Beam Chain): al convertir el proceso de verificación de las operaciones de consenso en ZK, se puede simplificar y acelerar el proceso de consenso.

Capa de datos ZK化: solo almacenar pruebas en lugar de todos los datos de transacciones, puede reducir significativamente las necesidades de almacenamiento en cadena.

A través de estos medios, la plataforma Ethereum puede mejorar significativamente el rendimiento de su red, incluyendo la velocidad de procesamiento de transacciones, los costos y la protección de la privacidad, manteniendo su Descentralización y seguridad.

La introducción de la tecnología ZK se considera parte de la estrategia a largo plazo de expansión del ecosistema de Ethereum, que puede hacer frente a una demanda de usuarios más alta y a una mayor complejidad de aplicaciones.

2、¿Por qué ZK necesita estar combinado con hardware?

Se mencionaron las numerosas ventajas de ZK mencionadas anteriormente, pero el mayor obstáculo que ZK enfrenta actualmente es el problema de rendimiento al generar ZKP (Pruebas de Conocimiento Cero).

El mecanismo de funcionamiento de ZK se logra al hacer que los validadores fusionen múltiples transacciones en una sola y concisa prueba, y luego envíen las transacciones a Mainnet, lo que finalmente permite la expansión de Mainnet.

Sin embargo, ZK también tiene limitaciones, ya que el proceso de generación de pruebas es muy costoso en términos de tiempo y recursos.

Debido a que se requieren muchas operaciones matemáticas complejas, como operaciones de potencia, operaciones de inversa y cálculos de apareamiento bilineal, la creación de pruebas suele ralentizarse.

La optimización puramente de software no puede mejorar aún más el rendimiento, por lo que es necesario combinarlo con hardware. Al utilizar hardware especializado para acelerar, la velocidad de generación de pruebas puede pasar de horas a segundos, lo cual sería una mejora enorme.

Por lo tanto, ZK tiene dependencia de hardware y requiere un chip especializado.

Con la creciente aplicación de la tecnología ZKP en campos como la computación privada, la expansión de blockchain, etc., la velocidad y eficiencia de generación de ZKP se han convertido en cuellos de botella, y la demanda de hardware en el mercado también está aumentando cada vez más.

3、¿Cómo se combina PoS y ZK Minería?

Si se utiliza la aceleración de hardware ZK, se puede lograr la Minería de hardware, lo que da lugar a un nuevo modelo económico.

¿Qué es ZK Minería?

La minería tradicional de PoW (Prueba de trabajo) depende de resolver problemas matemáticos complejos, mientras que la minería de hardware ZK es la capacidad de generar rápidamente ZKP.

Similar a Minería PoW, los participantes pueden competir por la velocidad y eficiencia en la generación de ZKP, y el primer participante en generar una prueba válida recibirá una recompensa.

¿Cómo se combinan concretamente PoS y ZK?

En el sistema PoS, los validadores (es decir, los depositantes) son responsables de verificar las transacciones y proponer nuevos Bloquear. Las pruebas de conocimiento cero se pueden utilizar para demostrar la corrección de un Bloquear o una serie de transacciones, lo que aumenta la seguridad y reduce los costos de validación.

Los validadores generan pruebas de conocimiento cero (ZKP) como una prueba adicional de su trabajo mientras realizan sus funciones de PoS. Los validadores que generen y presenten con éxito ZKP válidos pueden recibir una recompensa adicional además de la recompensa de bloque existente.

Puede ser ETH o alguna forma de recompensa dentro de la red (como un Token específico o parte de la tarifa de gas).

La recompensa de bloquear de Mainnet puede dividirse en dos partes, formando un sistema de recompensa estratificada: una parte de la recompensa se utiliza para la verificación PoS tradicional, mientras que la otra parte se asigna según la contribución de los Nodos en la generación de pruebas ZK.

De esta manera, se puede ver que ZK puede actuar como una mejora de la validación de PoS, mientras que ZK Minería puede servir como una extensión de la stake de PoS.

Además de staking ETH para obtener recompensas de PoS, los stakeadores también pueden obtener recompensas adicionales al participar en trabajos relacionados con ZK. Por ejemplo, los stakeadores pueden ejecutar Nodos de generación de pruebas ZK, proporcionando recursos computacionales para respaldar las aplicaciones de tecnología ZK.

Sin embargo, esto solo plantea una posibilidad. Si se quiere integrar la tecnología ZK en el mecanismo PoS actual de Ethereum, se requeriría modificar o ampliar el protocolo PoS existente para dar cabida al papel de las pruebas ZK.

Y también es necesario diseñar un modelo de incentivos justo para garantizar que no se debilite el efecto de incentivos de PoS y al mismo tiempo promover la aplicación de la tecnología ZK.

4、ZK Minería会引入新的正外部性吗？

Una de las críticas más comunes a Ethereum después de cambiar de PoW a PoS es la ausencia de cualquier influencia externa en este sistema económico "cerrado".

PoW es un proceso con externalidades, que requiere energía y hardware, lo que extiende la actividad económica de la cadena de bloques a fuera de la cadena de bloques, afectando al mundo real.

En los sistemas de PoS, la calificación para Bloquear está principalmente basada en la cantidad de Token poseídos (es decir, stake), con más actividad económica centrada en el stake y las transacciones internas de la red, en lugar de involucrar ampliamente la producción de Rig de Minera, el mercado de energía, etc., como en PoW.

ZK Acceleration Hardware, al igual que PoW Rig de Minera, requiere hardware especializado, pero el problema de 'gasto energético inútil' se soluciona soltando, ya que PoW resuelve problemas matemáticos para competir por el derecho a bloquear, mientras que ZK Minería genera pruebas válidas para verificar transacciones, sin necesidad de que diferentes Nodos realicen un trabajo inútil repetitivo.

5、AI y ZK comparten Potencia computacional

Más allá, habrá un mercado de ZK Potencia computacional, e incluso se podrán compartir la Potencia computacional de AI y ZK Potencia computacional.

Es posible que aparezcan plataformas integradas que ofrezcan servicios de cálculo integral en el mercado, para satisfacer las necesidades de cálculo de tareas de IA y ZK.

Los usuarios pueden manejar tareas de IA que requieren alto rendimiento y tareas que requieren generación de pruebas de conocimiento cero en la misma plataforma.

También se puede integrar a nivel de protocolo: crear contratos inteligentes o protocolos para que los proveedores de potencia computacional de IA también puedan participar en la generación de pruebas de conocimiento nulo o utilizar la tecnología de conocimiento nulo para verificar los resultados del cálculo de IA.

La Potencia computacional también puede asignarse dinámicamente: los recursos de Potencia computacional se asignan dinámicamente según las necesidades de la tarea. Por ejemplo, cuando la demanda de la tarea de IA es baja, estos recursos se pueden utilizar para generar pruebas ZK, y viceversa.

6. Los principales jugadores de aceleración de hardware ZK

En la actualidad, el proyecto líder en la carrera de aceleración de hardware ZK es Cysic.

Cysic se centra en el diseño y producción de Circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), matrices de puertas programables en campo (FPGA) y soluciones de aceleración de GPU para acelerar el proceso de generación de ZKP.

Cysic ha diseñado dos productos de hardware:

ZK Air: un dispositivo ZK ligero, con un tamaño similar al adaptador de corriente de una computadora portátil, con una capacidad de cálculo equivalente a 10 GPU RTX 4090, adecuado para usuarios individuales.

ZK Pro: un dispositivo más potente, con un rendimiento equivalente a 50 GPU RTX 4090, diseñado para proyectos ZK a gran escala como zkRollup y zkML.

Además del hardware, Cysic también proporciona una biblioteca CUDA trampa que admite varios sistemas ZKP como Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc. Estas bibliotecas pueden mejorar significativamente el rendimiento, al menos un 50% más que el marco de código abierto.

Al mismo tiempo, Cysic tiene un ecosistema, Cysic Network, que tiene como objetivo integrar y gestionar los recursos informáticos de la comunidad, conectando al equipo detrás del proyecto ZK, a los proveedores de potencia de cálculo y a los validadores de la comunidad, formando una red confiable de potencia de cálculo.

En pocas palabras, Cysic Network es un Pool de minería ZK y una plataforma SaaS.

Hasta ahora, Cysic ha colaborado con varios proyectos zkRollup, demostrando la utilidad y la demanda en el mercado de sus productos.

Además de Cysic, hay otro proyecto muy característico que mencionar: Scroll

No esperaba que Scroll, conocido por 'traición y separación' y 'notorio' estuviera tan avanzado en aceleración de hardware ZK.

En comparación con otros proyectos ZK Rollup, Scroll puede decirse que ha encontrado un camino diferente, comenzando desde el hardware y formando su propia barrera competitiva al desarrollar su propio acelerador de hardware GUP ZK especializado. Este es también la mayor ventaja competitiva diferenciada de Scroll.

Solo por este punto, Scroll es realmente un proyecto bastante hardcore.

Pero el enfoque de Scroll y Cysic es diferente: para Scroll, la aceleración de hardware es parte de su solución integral de Layer2; mientras que Cysic se centra en proporcionar servicios de aceleración de hardware para todo el ecosistema ZKP.

7. Resumen

Finalmente, resumiendo el contenido de este artículo:

Ethereum está siendo ZKificado: Ethereum está implementando la tecnología de Prueba de conocimiento cero (ZK) para lograr escalabilidad y mejorar la privacidad, ya se ha aplicado la tecnología ZK en la capa de consenso y en la Capa de datos para mejorar el rendimiento de la red.

ZK requiere aceleración de hardware: debido a que generar Prueba de conocimiento cero consume muchos recursos de cálculo, la aceleración de hardware (como ASIC, FPGA) se considera un medio necesario para mejorar la eficiencia.

La combinación de PoS y Minería ZK: se propone un nuevo modelo económico que amplía Minería ZK como una extensión de PoS, donde los validadores obtienen recompensas adicionales al proporcionar capacidad de cálculo de ZK, creando un modelo en el que coexisten PoS y PoW.

ZK Minería introduce una nueva externalidad positiva: en comparación con PoW, ZK Minería puede reducir el consumo de energía ineficiente, pero todavía requiere hardware especializado, lo que incentiva la producción de hardware y la innovación tecnológica.

Compartir potencia computacional entre AI y ZK: las tareas de cálculo de AI y ZK pueden compartir recursos de hardware, creando un mercado de servicios de cálculo integrado.

Proyectos líderes en el mercado: Cysic y Scroll son líderes en el campo de la aceleración de hardware ZK, el primero se centra en proporcionar hardware para el ecosistema ZK, mientras que el segundo lo utiliza como parte de su solución de Layer2.

Por último, el camino de aceleración de hardware ZK ha comenzado a tomar forma. Con la creciente ZKificación de Ethereum, la aceleración de hardware ZK se volverá aún más importante e incluso podría cambiar el modelo económico de Ethereum, lo que nos lleva a seguir este camino de manera continua.