Pourquoi dit-on que Ethereum pourrait revenir à l'ère du PoW ?

Article rédigé par: Yue Xiaoyu

Le fondateur de Web3Caff, Gootor, a avancé un point de vue très important, et voici quelques réflexions supplémentaires à partager :

La plateforme Ethereum se dirige vers la ZK, et le vérificateur ZK nécessite une accélération matérielle, tout comme la dépendance matérielle de BTCMining. Ainsi, le ZK Mining pourrait devenir un nouveau type de PoW.

Le modèle économique d'Ethereum pourrait finalement devenir un mélange de PoS et de PoW, créant ainsi un nouveau mode de consensus hybride.

Ensuite, nous allons examiner de manière spécifique la logique sous-jacente de l'idée ci-dessus.

1. Ethereum est en train de devenir ZK

Le principe de base de ZK (preuve de connaissance nulle) est le suivant : une partie peut prouver à une autre partie qu'une déclaration est vraie sans avoir à fournir d'autres informations.

C'est une technologie très prometteuse.

La technologie ZK est principalement utilisée pour l'évolutivité dans le domaine de la blockchain.

Vitalik Buterin a toujours été un fervent partisan de la technologie ZK, et en raison de sa volonté et de ses préférences, la Fondation Ethereum a également investi dans divers projets ZK.

Mais le cycle de construction de projets comme ZK est relativement long, donc ce que les utilisateurs ordinaires peuvent directement percevoir actuellement, ce sont diverses solutions de couche 2 ZK Rollup, c'est-à-dire des solutions de couche 2 pour Ethereum basées sur la technologie ZK.

Des exemples typiques incluent zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea, etc.

Ce sont tous fusionnés avec la technologie ZK sur la couche d'exécution d'Ethereum.

Et Ethereum lui-même est également en train de devenir de plus en plus ZK.

Couche de consensus ZK (proposition de Beam Chain) : en ZK-ifiant le processus de validation des opérations de consensus, il est possible de simplifier et d'accélérer le processus de consensus.

Data Layer ZK化：只存储证明而不存储所有交易数据，可以显著减少off-chain存储需求。

De cette façon, Ethereum peut considérablement améliorer les performances de son réseau, y compris la vitesse de traitement des transactions, les coûts et la protection de la vie privée, tout en maintenant sa décentralisation et sa sécurité.

L'introduction de la technologie ZK est considérée comme faisant partie de la stratégie d'expansion à long terme de l'écosystème Ethereum, afin de répondre à une demande utilisateur plus élevée et à une complexité d'application accrue.

2. Pourquoi ZK doit-il être combiné avec du matériel ?

Les avantages de ZK mentionnés ci-dessus sont nombreux, mais le plus grand obstacle auquel est actuellement confronté ZK est le problème de performance de génération de ZKP (preuves de connaissance nulle).

Le mécanisme de fonctionnement de ZK consiste à permettre aux validateurs de regrouper plusieurs transactions en une seule preuve concise, puis de soumettre ces transactions à la Mainnet, ce qui permet en fin de compte de réaliser la mise à l'échelle de la Mainnet.

Cependant, ZK a également des limitations, car le processus de génération des preuves est très coûteux en termes de temps et d'énergie.

En raison de nombreux calculs mathématiques complexes, tels que les calculs de puissance, de réciproque et de couplage bilinéaire, la création de preuves ralentit généralement la vitesse.

L'optimisation logicielle seule ne peut pas améliorer davantage les performances, il est donc nécessaire de combiner le matériel et d'utiliser du matériel dédié pour accélérer le processus de génération des preuves, ce qui permet de passer d'une échelle de temps de quelques heures à une échelle de temps de quelques secondes. Cela représente une amélioration considérable.

Par conséquent, ZK a une dépendance matérielle et a besoin de puces dédiées.

Avec l'augmentation progressive de l'utilisation de la technologie ZKP dans des domaines tels que le calcul de la confidentialité et l'extension de la blockchain, la vitesse et l'efficacité de génération de ZKP deviennent un goulot d'étranglement, et la demande de matériel sur le marché devient de plus en plus forte.

3. Comment combiner PoS et ZK Mining ?

Si ZK est utilisé pour l'accélération matérielle, cela permettra ensuite de réaliser du Mining matériel, ce qui crée un nouveau modèle économique.

Qu'est-ce que ZK Mining?

Le PoW (Proof of Work) traditionnel de l'exploitation minière dépend de la résolution de problèmes mathématiques complexes, tandis que l'exploitation minière ZK Hardware consiste à générer rapidement des preuves de connaissance zéro.

Similaire à l'extraction minière PoW, les participants peuvent concourir pour générer des preuves ZKP de manière rapide et efficace, et les participants qui génèrent d'abord une preuve valide sont récompensés.

Comment PoS et ZK sont-ils spécifiquement combinés ?

Dans le système PoS, les validateurs (c'est-à-dire les délégués) sont responsables de la validation des transactions et de la proposition de nouveaux Blocs. Les preuves de ZK peuvent être utilisées pour prouver la justesse d'un Bloc ou d'une série de transactions, renforçant ainsi la sécurité et la réduction des coûts de validation.

Les validateurs, tout en exécutant leurs fonctions de PoS, génèrent des preuves supplémentaires sous forme de ZKP pour prouver leur travail. Les validateurs qui réussissent à générer et à soumettre des ZKP valides peuvent recevoir une récompense supplémentaire en plus de la récompense actuelle du bloc.

Cela peut être une récompense en ETH ou une forme spécifique de Jeton ou une partie des frais de gas dans le réseau interne.

Récompense du blocMainnet peut être divisée en deux parties, formant un système de récompense en couches : une partie de la récompense est utilisée pour la validation traditionnelle du PoS, tandis qu'une autre partie est allouée en fonction de la contribution des Nœuds à la génération de preuves ZK.

On peut ainsi voir que ZK peut être utilisé comme une amélioration de la validation PoS, tandis que ZK Mining peut être utilisé comme une extension du stake PoS.

Les stakers, en plus de staker de l'ETH pour recevoir des récompenses PoS, peuvent également obtenir des récompenses supplémentaires en participant à des travaux liés au ZK. Par exemple, les stakers peuvent exécuter des Nœuds de génération de preuves ZK, fournir des ressources de calcul pour soutenir les applications de la technologie ZK.

Cependant, il ne s'agit ici que d'une possibilité. Si l'on veut intégrer la technologie ZK dans le mécanisme PoS existant d'Ethereum, il faudra modifier ou étendre le protocole PoS actuel pour accueillir le rôle des preuves ZK.

En outre, il est nécessaire de concevoir un modèle d’incitation équitable pour s’assurer que l’effet incitatif du PoS n’est pas affaibli, mais favorise également l’application de la technologie ZK.

4. Est-ce que le minage ZK introduira de nouvelles externalités positives ?

Une des critiques les plus courantes après le passage d'Ethereum de la preuve de travail à la preuve d'enjeu est l'absence d'externalités dans ce système économique "fermé".

La preuve de travail (PoW) est une externalité qui nécessite de l'énergie et du matériel, ce qui étend les activités économiques de la blockchain au-delà de la blockchain et a un impact sur le monde réel.

Dans un système PoS, l'admissibilité à valider les Blocs repose principalement sur la quantité de Jetons détenus (c'est-à-dire le stake), les activités économiques étant davantage axées sur le stake et les transactions internes au réseau, plutôt que sur la production généralisée de Rigs de minage, les marchés de l'énergie et d'autres industries externes impliquées dans le PoW.

Le matériel ZK Acceleration et le Rig de minage PoW ont besoin de matériel dédié, mais le problème de "consommation d'énergie invalide" sera réduit, car PoW consiste à résoudre des problèmes mathématiques pour concourir pour le droit de blocage, tandis que le minage ZK génère des preuves valides pour vérifier les transactions, sans nécessiter de Nœud répétant un travail invalide.

5、AI 与 ZK 共享Puissance de calcul

Plus loin, il y aura un marché ZK Puissance de calcul, et même la possibilité de partager la puissance de calcul AI Puissance de calcul et ZK Puissance de calcul.

Il peut y avoir sur le marché une plateforme d'intégration de services de calcul global, prenant en charge les besoins de calcul en intelligence artificielle et en tâches ZK.

Les utilisateurs peuvent traiter des tâches d'IA nécessitant des calculs haute performance et des tâches nécessitant la génération de preuves de ZK sur la même plateforme.

Au niveau du protocole, il est également possible d'intégrer : la création de smart contracts ou de protocoles, de sorte que les fournisseurs de puissance de calcul IA puissent participer à la génération de preuves ZK, ou utiliser la technologie ZK pour vérifier les résultats de calcul de l'IA.

La Puissance de calcul peut également être allouée dynamiquement : les ressources de Puissance de calcul sont allouées dynamiquement en fonction des besoins des tâches. Par exemple, lorsque la demande de tâches d'IA est faible, ces ressources peuvent être utilisées pour générer des preuves ZK, et vice versa.

6. Les principaux acteurs de l'accélération matérielle ZK

Actuellement, le projet phare de la piste d'accélération matérielle ZK est Cysic.

Cysic se concentre sur la conception et la production de Circuit intégré propre à une application（ASIC）、des matrices de portes programmables sur site（FPGA）et des solutions d'accélération GPU pour accélérer le processus de génération de ZKP.

Cysic a conçu deux produits matériels :

ZK Air: Un dispositif ZK léger, de la taille d'un adaptateur d'alimentation pour ordinateur portable, avec une puissance de calcul équivalente à 10 GPU RTX 4090, adapté aux utilisateurs individuels.

ZK Pro: un appareil plus puissant, avec des performances équivalentes à 50 GPU RTX 4090, conçu pour des projets ZK de grande envergure tels que zkRollup et zkML.

En plus du matériel, Cysic propose également une bibliothèque piège CUDA qui prend en charge plusieurs systèmes ZKP tels que Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc. Ces bibliothèques peuvent considérablement améliorer les performances, augmentant d'au moins 50% par rapport au framework Open Source.

En même temps, Cysic a un écosystème, Cysic Network, principalement pour intégrer et gérer les ressources informatiques de la communauté, connecter ZK projet de fête, les fournisseurs de puissance de calcul et les validateurs de la communauté, formant un réseau de puissance de calcul fiable.

En termes simples, Cysic Network est une ZK Pool de minage et une plateforme SaaS.

Actuellement, Cysic a collaboré avec plusieurs projets zkRollup, démontrant l'utilité et la demande du marché de ses produits.

Outre Cysic, il y a un projet très distinctif à mentionner : Scroll

Je n'aurais jamais pensé que Scroll, qui est souvent associé à la trahison et à la réputation infamante, est en fait très en avance dans l'accélération matérielle ZK.

Comparé à d'autres projets ZK Rollup, Scroll peut être considéré comme une approche alternative. En partant du matériel, en développant un matériel GUP ZK dédié, il a créé ses propres barrières à l'entrée, ce qui constitue son principal avantage concurrentiel différencié.

À première vue, Scroll est en effet un projet très hardcore.

Cependant, Scroll et Cysic ont des positions différentes : pour Scroll, l'accélération matérielle fait partie de sa solution globale Layer2 ; tandis que Cysic s'engage à fournir des services d'accélération matérielle pour l'ensemble de l'écosystème ZKP.

7. Résumé

Enfin, pour résumer le contenu de cet article :

Ethereum est en cours de ZKification: Ethereum utilise la technologie Zero Knowledge Proof (ZK) pour améliorer l'évolutivité et la confidentialité. La technologie ZK a déjà été appliquée aux couches de consensus et de données pour améliorer les performances du réseau.

ZK nécessite une accélération matérielle : étant donné que la génération de preuves de connaissance nulle consomme beaucoup de ressources de calcul, l'accélération matérielle (comme ASIC, FPGA) est considérée comme un moyen nécessaire d'améliorer l'efficacité.

La combinaison de PoS et de ZK Mining : propose un nouveau modèle économique, en utilisant le ZK Mining comme une extension de PoS, les validateurs obtiennent des récompenses supplémentaires en fournissant une capacité de calcul ZK, créant ainsi un mode de coexistence de PoS et de PoW.

ZK Mining introduit une nouvelle externalité positive : par rapport au PoW, le ZK Mining peut potentiellement réduire la consommation d'énergie inutile, mais nécessite toujours du matériel spécialisé, ce qui incite à la production de matériel et à l'innovation technologique.

Partage de puissance de calcul entre l'IA et ZK: les tâches de calcul de l'IA et de ZK peuvent partager des ressources matérielles, formant ainsi un marché de services de calcul global.

Projets leaders sur le marché : Cysic et Scroll sont des leaders dans le domaine de l'accélération matérielle ZK, le premier se concentrant sur la fourniture de matériel pour l'écosystème ZK, tandis que le second l'intègre en tant que solution Layer2.

Enfin, la voie de l'accélération matérielle ZK a commencé à se dessiner. Avec la ZKification continue d'Ethereum, l'accélération matérielle ZK deviendra encore plus importante, et pourrait même changer le modèle économique d'Ethereum, ce qui mérite notre attention continue.