L2 与 ALEO 零知识证明 ZKP 挖矿的未来_ZKP:ETH

来源:吴说区块链

在公链赛道,零知识证明的路线已经十分清晰。未来大概率会形成以以太坊L1为核心保证安全性,在L2上部署ZKP以实现隐私功能的局面。除L2之外使用ZKP的公链还包括Aleo、Mina和Filecoin。

随着以太坊结束POW,而ZKP又需要大量算力维持,因此可预见的将来,ZKP将承担大量GPU算力。Messari在6月份的文章《WhatWillEthereumMinersdoAfterTheMerge?》中分析过ZKP承接以太坊算力的可行性。

“随着用户寻求更具表现力、高性能和私密性的计算,使用ZKP的复杂性将会增加。这将导致生成证明的速度变慢,需要使用专门的硬件才能及时生成证明。当比特币首次推出时,任何拥有标准CPU/GPU的人都可以挖掘比特币。最终,专业矿工开发了更高效的硬件,这使得CPU/GPU挖矿不再盈利。ZK挖矿很可能遵循类似的路径,从标准GPU矿工开始,然后开发更高效的矿机。ZKP仍处于起步阶段,但Paradigm预测ZK矿工/证明者市场在将来可能会增长到相当于PoW采矿市场的规模。”

跨链路由协议Multichain集成到Nervos L2 Godwoken:9月13日,据官方推特宣布,跨链路由协议Multichain集成到Nervos Layer 2 Godwoken,现允许USDC、USDT、DAI、ETH和wBTC和其他11个主流链之间的无缝转账。

据悉,Godwoken是Nervos CKB上EVM兼容的Optimistic Rollup L2解决方案,Encentive和Nervos生态系统的深入整合,将降低用户准入门槛,并加速Web2数十亿用户向Web3的迁移。[2022/9/13 13:26:08]

对比FPGA和GPU,顶级FPGA的硬件成本仅为顶级GPU的1/3,且能耗比超出GPU10倍。对比FPGA和ASIC,ASIC在编程时是一次性的,而ZKP的代码不像比特币那样稳定不变,且不同ZKP的逻辑也存在差异,显然ASIC不适合这种多变的业务。而FPGA只需简单地刷新就可以修改程序,这意味着可以兼容多套ZKP逻辑。

数据:三月份以太坊L2 Gas消耗创历史新高:4月1日消息,据DuneAnalytics数据,三月份以太坊L2网络Gas消耗达349.29亿gas,创历史新高。

该统计包含的L2网络及协议为:Arbitrum、Aztec、DeversiFi、BobaNetwork、DyDx、ImmutableX、Loopring、Optimism、Metis A.、PolygonHermez、Sorare、ZkSwap以及ZkSync。[2022/4/1 14:31:30]

因此更长远的未来,FPGA有可能统治ZKP矿业,然而FPGA编程难度较大,目前该技术尚不成熟。短期内,GPU将会是ZKP矿业的主要设备。对于那些曾经的以太坊矿工,相较于将算力投入到如ETC或ETHW等被抛弃的公链上,他们自然有更大的商业动机去支持ZKP公链。

L2ZKP

当前ZK-Rollup的Proof和Batch提交过程目前是中心化的,由单一的Sequencer来决定提交的顺序。如果要扩大矿工规模,这个过程需要实现去中心化,即任何矿工可以向L1提交Proof。关于如何实现去中心化,Vitalik曾提出过一些建议,例如成立一个DAO来进行定期的Sequencer决定权拍卖,或是随机分配给其中一个节点而节点被选中的概率则和它存入Rollup的ETH数量成正比。然而无论哪种方式本质上都属于POS机制,即由质押量的大小决定收入的高低,这与传统挖矿方式有所不同。

Router Protocol和Polygon与DFyn合作启动L2 GalaxyFarm:3月8日消息,Polygon和Router Protocol与多个项目合作,以实现即时、无Gas交易和DeFi 耕作(farming)。Router Protocol正在建立一个跨链流动性协议,其第一个节点是Polygon上的AMM DEX Dfyn.network。DeFi farming将基于Dfyn.network,各个项目和参与者将在其之上增加流动性以参与L2 GalaxyFarm,从而为该生态系统引入无Gas farming。来自Polygon和以太坊生态系统的项目将参与GalaxyFarm以奖励社区。(AMBCrypto)[2021/3/8 18:25:57]

当前,采用ZK-Rollup的主要L2包括zkSync和StarkNet。

zkSync的日常运行取决于为区块生成零知识证明的计算服务提供商,即“StichtingZKSync”,这是一家在阿姆斯特丹注册的非营利性荷兰基金会。根据开发团队MatterLabs的发展路线图,zkSync未来计划通过引入一个独立的共识机制来实现去中心化,该机制具有两个不同的角色:验证者和Guardians。验证者负责将交易打包成块并为其生成零知识证明,他们的节点必须在具有良好互联网带宽的安全环境中运行,也就是我们通常理解的大矿池。

DeversiFi和Loopring组建L2 Squared联盟:金色财经报道,去中心化交易所Deversi Fi和Loopring宣布合作组建“L2 Squared”联盟,以改进基于第二层技术的可扩展性解决方案。[2020/12/22 16:02:37]

Guardians是zkSync的Token持有者,根据Token份额来提名验证者。Guardians的节点可以在普通电脑或云服务器上运行,不需要专门的服务商,因此不容易被审查。反之,Guardians可以通过监控交易数据选出不受审查的验证者节点。

StarkNet在去中心化道路上同样需要发行Token。目前,StarkNet手续费使用ETH支付,之后或许会使用StarkNet原生Token,也可能同时支持原生Token和ETH支付。Token除了用来支付手续费以外,还可以通过质押来对包括交易排序、STARK证明等做主投票决定,提高网络完全性和抗审查性。

Shapeshift创始人:在某种类型的L2 ETH上锚定BTC会更合适:8月25日,推特网友分享数据称:现在以太坊上锚定比特币的数量比闪电网络(Lightning)多40倍。经过2年多,闪电网络仍未能整合、创新和被采用。数字资产交易平台Shapeshift创始人兼首席执行官Erik Voorhees对此表示,这是一个有趣的统计数据,但是以太坊上的比特币仍然需要支付昂贵的tx费用,而在Lightning中则没有。以太坊基础层上的比特币并不能与闪电网络相提并论。在某种类型的L2 ETH上锚定BTC会更合适。[2020/8/25]

参考由Ohad提出的一则提案:添加基于BFT的定序器,排序者根据他们的股份进行选择,为每个插槽选择特定序列器。这个过程当中,网络会添加一个slashing规则,尽可能以最佳方式在定序器和证明者之间耦合激励。

ALEOZKP

ZKP挖矿中今年比较火的项目还有一个ALEO。ALEO是一条隐私公链,目前隐私公链赛道还没有一条公链能够脱颖而出,无论是oasis、secretnetwork还是platon,都没有真正实现隐私功能的dapp。ALEO也是如此,暂时还没有什么实用价值,不过与其他隐私公链不同的是,它的共识机制与传统的PoW类似,都需要算力进行维持。区别在于ALEO挖矿底层计算不是任意的哈希函数,而是知识证明,因此它不仅可以充当PoW以确保网络共识,还可以提供给定区块中包含交易的验证。

ALEO相较于L2的ZKP有一大优势,即挖矿算法更简单。在验证区块时,算法会产生一个随机数,通过ZK计算后最终结果若小于目标值则计算正确,最先计算完成的节点拥有出块权力。矿机每次在验证一个区块时都只需生成一个随机数即可开始计算,这种挖矿逻辑在形式上与比特币没有太大差别。

而L2的ZKP计算则不然。L2面对的是一批次的交易,因此在验证时需要对每笔交易都进行ZKP,最后打包上传L1。这个过程就涉及并行计算的问题,因为即使单个CPU性能极强也不可能对成千上万笔交易进行逐个验证,必须通过像GPU这样拥有多个运算单元的设备进行并行运算。不过,虽然GPU是目前最适合ZKP挖矿的设备,但为了适应L2挖矿还需要进一步的算法优化以实现并行运算。ALEO在这一方面就具有很大的优势,它不需要并行运算,因此GPU矿机可以几乎无缝对接。在隐私公链与ZKL2均不成熟的今天,那些闲置的ETH矿机或许更有动力将算力接入ALEO矿池。

然而,这一切是建立在ZKL2尚未成熟的前提下,由于ETH生态繁荣,只要L2上线,L1上的dapps就可直接迁移过来。而ALEO则不然,即使隐私公链技术成熟,团队仍然需要投入大量的金钱来搭建整个生态,这显然是ALEO的一大劣势。我们可以将之称作ETH系的生态护城河:无论是什么类型的L2,只要能在原先的底层公链技术上加上ZK,那么天然就存在价值捕获能力了。这是ALEO等L1所不具备的。

总结

随着抗审查需求的逐渐扩大,未来隐私赛道一定能成为革命性应用。目前,隐私证明中最具有可行性的就是ZKP,它需要大量的算力来维持,因此ZKP挖矿很可能成为和当初ETH挖矿规模相当的产业。

ZKP挖矿最需要解决的是去中心化问题,目前zkSync和StarkNet已经发布了相关的路线图。从逻辑上看,要想实现去中心化,发行Token是必不可少的。Token不只是用来维持共识,还可以用来监管挖矿节点,一定程度上提高抗审查性。

挖矿设备中,性价比最高的当属FPGA,然而考虑到FPGA编程难度极大,且由于GPU闲置矿机较多,短期内GPU更有可能统治该产业。

公链中,ZKP挖矿可以被任何ZK系列的L2采用,但L1目前只有ALEO允许。相比之下,ALEO不需要并行计算,因此闲置的GPU矿机可以无缝对接。而L2在生态方面更具优势,用户基础更大,风险更小。

参考:

https://www.paradigm.xyz/2022/04/zk-hardware

https://messari.io/report/what-will-ethereum-miners-do-after-the-merge

https://docs.zksync.io/userdocs/decentralization/

https://community.starknet.io/t/starknet-decentralization-tendermint-based-suggestion/998

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