A aceleração de hardware ZK pode desencadear uma nova onda de "mineração"?

Nos últimos anos, a tecnologia de provas de conhecimento zero (ZKP) tem recebido muita atenção na área de blockchain. O fundador do Ethereum, Vitalik, destacou várias vezes a importância dos ZK-SNARKs na escalabilidade do Ethereum, e as principais instituições de investimento também estão otimistas quanto às perspectivas de mercado da aceleração de hardware ZK. Com o surgimento de projetos de ZK Rollup como Scroll e Starknet, a aceleração de hardware ZK tornou-se um ponto quente no mercado.

No entanto, os altos custos gerados pelo ZKP limitam seriamente sua aplicação em larga escala. Para resolver esse gargalo, projetos de aceleração ZK como o Cysic surgiram, dedicando-se a reduzir os custos de geração de ZKP. Este artigo irá explorar profundamente os princípios da aceleração de hardware ZK e a estratégia de desenvolvimento do Cysic.

Fluxo de trabalho do sistema de provas ZK

O fluxo central do sistema de provas ZK inclui:

1. Configuração do problema: determinar o conteúdo a ser provado
2. Arithmetização e CSP: transformar o conteúdo a ser provado em circuitos de portas lógicas e forma polinomial
3. Escolha o sistema de prova adequado ( como Halo, Plonk ) para gerar programas ZKP.
4. O provador utiliza um programa ZKP para gerar provas, o verificador realiza a validação.

Atualmente, a tecnologia zk-SNARK é amplamente utilizada na blockchain, sendo caracterizada por provas concisas e baixo custo de verificação, mas o custo de geração das provas é muito alto.

Principais custos gerados pelo ZKP

As duas tarefas computacionais mais exigentes em recursos na geração de ZKP são:

• MSM(Multiplicação Escalar Múltipla): Processamento de multiplicação escalar múltipla em curvas elípticas
• NTT(Transformada Teórica de Números): Realização de transformada rápida de Fourier em campos finitos, utilizada para acelerar a multiplicação de polinómios

Esses dois tipos de cálculos ocupam 80-95% do tempo de geração do ZKP. O MSM requer uma grande quantidade de recursos de memória, enquanto o NTT envolve acesso aleatório à memória, o que não é amigável para o hardware.

Solução de Aceleração de Hardware ZK

Para otimizar a eficiência da geração de ZKP, a aceleração de hardware tornou-se uma escolha inevitável. Atualmente, existem principalmente três soluções de aceleração de hardware:

1. GPU: alta penetração, baixa barreira de entrada, mas alto consumo de energia
2. FPGA: alta flexibilidade, alta eficiência energética, mas dificuldade de desenvolvimento elevada
3. ASIC: desempenho ótimo, consumo de energia mais baixo, mas ciclo de desenvolvimento longo e custo elevado

A estratégia de desenvolvimento da Cysic é:

1. SDK desenvolvido com base em GPU, integrando recursos de GPU em toda a rede.
2. Utilizar FPGA para implementar aceleração de hardware ZK personalizada
3. Desenvolvimento próprio de hardware ASIC ZK Depin
4. Construir a Cysic Network, integrar todos os recursos de poder computacional

Cysic Network: Pool ZK e Plataforma SaaS

A Cysic Network irá absorver recursos de poder computacional de terceiros por meio de incentivos de mineração, incluindo GPUs e dispositivos zk DePIN de usuários comuns. Seu fluxo de trabalho é:

1. O projeto submete a tarefa de prova ao agente (Agent)
2. O Prover aceita a tarefa e gera a prova ZK
3. O comitê de validadores verifica a validade do certificado e vota

A Cysic também construiu uma blockchain exclusiva, utilizando o algoritmo de consenso Proof of Compute (PoC).

Layout de aceleração de hardware da Cysic

Em termos de GPU, o SDK CUDA desenvolvido pela Cysic acelera entre 50-80% em comparação com frameworks de código aberto.

Na FPGA, a Cysic implementou os módulos MSM, NTT, entre outros, mais rápidos do mundo. O SolarMSM pode completar cálculos MSM de escala 2^30 em 0,195 segundos, enquanto o SolarNTT pode completar cálculos NTT de escala 2^30 em 0,218 segundos.

No campo dos ASIC, a Cysic lançou dois produtos de hardware ZK:

• ZK Air: dispositivo portátil pequeno, pode ser conectado a laptops, telefones, etc.
• ZK Pro: semelhante a máquinas de mineração tradicionais, a potência de cálculo é equivalente a várias placas gráficas topo de gama

Estes dispositivos estão previstos para serem lançados em 2025 e irão construir uma rede ZK-DePIN.

Com o lançamento da Cysic Network e a popularização do hardware ZK, o mercado de computação ZK está prestes a experimentar um crescimento explosivo, o que pode desencadear uma nova onda de "mineração".