ZK 硬件加速能否引发新一轮"矿潮"?

近年来,零知识证明(ZKP)技术在区块链领域备受关注。以太坊创始人Vitalik多次强调ZK-SNARKs在以太坊扩容中的重要性,顶级投资机构也纷纷看好ZK硬件加速的市场前景。随着Scroll、Starknet等ZK Rollup项目的兴起,ZK硬件加速成为市场热点。

然而,ZKP生成的高昂成本严重制约了其大规模应用。为解决这一瓶颈,Cysic等ZK加速项目应运而生,致力于降低ZKP生成成本。本文将深入探讨ZK硬件加速的原理及Cysic的发展战略。

ZK证明系统工作流程

ZK证明系统的核心流程包括:

1. 问题设置:确定待证明内容
2. 算术化与CSP:将待证明内容转化为逻辑门电路和多项式形态
3. 选择合适的证明系统(如Halo、Plonk)生成ZKP程序
4. 证明者使用ZKP程序生成证明,验证者进行验证

目前区块链广泛使用的是zk-SNARK技术,其特点是证明简洁、验证成本低,但生成证明的成本很高。

ZKP生成的主要开销

ZKP生成中最耗资源的两种计算任务是:

• MSM(Multi-Scalar Multiplication):处理椭圆曲线上的多标量乘法
• NTT(Number Theoretic Transform):在有限域上进行快速傅立叶变换,用于加速多项式乘法

这两种计算占ZKP生成时间的80-95%。MSM需要大量内存资源,而NTT涉及随机内存访问,对硬件不友好。

ZK硬件加速方案

为优化ZKP生成效率,硬件加速成为必然选择。目前主要有三种硬件加速方案:

1. GPU:普及度高,开发门槛低,但能耗较高
2. FPGA:灵活性强,能效高,但开发难度大
3. ASIC:性能最优,能耗最低,但开发周期长、成本高

Cysic的发展战略是:

1. 基于GPU开发SDK,整合全网GPU资源
2. 利用FPGA实现定制化ZK硬件加速
3. 自主研发ASIC ZK Depin硬件
4. 构建Cysic Network,整合所有算力资源

Cysic Network:ZK矿池与SaaS平台

Cysic Network将通过挖矿激励吸收第三方算力资源,包括GPU和普通用户的zk DePIN设备。其工作流程为:

1. 项目方提交证明任务给代理人(Agent)
2. Prover接受任务并生成ZK证明
3. 验证者委员会检查证明有效性并投票

Cysic还搭建了专属公链,采用Proof of Compute (PoC)共识算法。

Cysic的硬件加速布局

在GPU方面,Cysic自研CUDA SDK比开源框架提速50-80%。

在FPGA上,Cysic实现了全球最快的MSM、NTT等模块。其SolarMSM可在0.195秒内完成2^30规模MSM计算,SolarNTT能在0.218秒内完成2^30规模NTT计算。

在ASIC领域,Cysic推出了两款ZK硬件产品:

• ZK Air:小型便携设备,可连接笔记本、手机等使用
• ZK Pro:类似传统矿机,算力相当于多块顶级GPU

这些设备预计2025年上市,将构建ZK-DePIN网络。

随着Cysic Network的推出和ZK硬件的普及,ZK计算市场有望迎来爆发式增长,可能引发新一轮"矿潮"。