Geçtiğimiz günlerde Vitalik Buterin'in Hong Kong Blockchain Konferansı'na yaptığı sürpriz ziyaret tüm katılımcıları heyecanlandırdı. Bu da belli ölçüde şifreleme pazarının mevcut durumunu yansıtıyor. Son dönemde Ethereum'un eğilimi Bitcoin ekosistemine göre biraz daha zayıflamış, Ethereum'un likiditesinin parçalanması ve sınırlı performansı bir kez daha gündeme getirmiştir.
Bu konferansta Vitalik, Ethereum'un gelecekteki ilerleyişi için net önerilerde bulundu. "Protokol Tasarımının Sınırlarına Ulaşmak" açılış konuşmasında Vitalik, ASIC çiplerinin rolünü aktif olarak dört gözle bekledi. ZK hesaplamalarının donanım hızlandırması için ASIC çiplerinin yardımıyla Ethereum'un verimliliği ve güvenliği yeni bir seviyeye yükseltilebilir .
ZK donanım hızlandırmasını yorumlamak için doğal olarak ZK ile başlamamız gerekiyor. ZKP tamamen yeni bir konsept değil. 1980'lerden bu yana bilgisayar bilimcileri sürekli olarak bu yönde araştırmalar yapıyorlar. Şu anda popüler ZK Rollup projeleri birbiri ardına başlatılıyor ve daha fazla ZK uygulaması ortaya çıkıyor, buna bağlı olarak ZK teknolojisi ve pazarı sürekli gelişiyor. ZK donanım hızlandırmasının olgunlaştığını, ZK + DePIN modunun ortaya çıktığını ve ZKP'nin bu döngüde öncekinden farklı göründüğünü gördük.
Şifreleme teknolojisi alanında "Kutsal Kase" olarak bilinen Zero-Knowledge Proof (ZKP), uzun süredir devam eden gizlilik koruma sorununa yeni çözümler getirmenin yanı sıra, blockchain genişleme sorununa da güçlü bir çözüm sunuyor. uzun yıllardır var olan bir çözüm.
Hepimizin bildiği gibi ZK'nın verimlilik sorunu birçok kullanıcıyı ve proje geliştiriciyi rahatsız ediyor. **Vitalik, Hong Kong konferansında ZK-SNARK'lar, MPC, FHE (tam homomorfik şifreleme) ve BLS toplama gibi gelişmiş kriptografi tabanlı protokollerin hızla gelişmesine rağmen verimlilik ve güvenlik sorunlarına da sahip olduklarını söyledi. **
(Resim kaynağı: Öngörü Haberleri)
Bunlar arasında, Ethereum Slot blok oluşturma süresi 12 saniye, "normal" blok doğrulama süresi yaklaşık 400 milisaniye ve ZK-SNARK kanıt süresi yaklaşık 20 dakikadır. Ethereum'un hedefi gerçek zamanlı kanıt elde etmektir. .
Bu sorunu çözmek için Vitalik üç çözüm sundu: "paralelleştirme ve toplama ağacı", verimliliği artırmak için SNARK algoritmaları ve karma oluşturma ve **ZK donanım hızlandırması için ASIC kullanma. **
Üç çözümün artılarını ve eksilerini değerlendirmiyoruz, yalnızca ZK'nin donanım hızlandırması hakkında derinlemesine bir tartışma yürütüyoruz. Bu makale ZKP'den başlamayı ve yatırımcılara Vitalik'in şu anda nadiren bahsedilen bir yol olan "donanım hızlandırma" konusunda neden iyimser olduğunu açıklamaya çalışıyor. "ZK ivmesi", "ZK" ve "ZK Toplamaları" gibi benzer terimler arasındaki farklar nelerdir ve bunları doğru bir şekilde nasıl ayırt edebiliriz?
Tüm ekosistem açısından bakıldığında donanım hızlandırma yolu neden önemli? Ethereum, ZK ve tüm kripto dünyasına ne gibi bir değer sağlıyor? Donanım hızlandırmanın dünü, bugünü ve geleceğini detaylı olarak tartışmak için Cysic'i örnek alacağız.
Vitalik'in iyimser olduğu donanım hızlandırmanın rolü nedir?
Şifreleme dünyası için ZKP (SNARK'lar/STARK'lar), ölçeklendirme teknolojisinin Kutsal Kasesi olarak kabul edilir. zk-SNARKs, Doğrulama Hesaplaması yoluyla orijinal hesaplamanın doğruluğunu doğrular; yani, kanıtlayıcı (Kanıtlayıcı) ilk önce orijinal hesaplama için kısa bir kanıt (Özlü Kanıt) üretir ve doğrulayıcı (Doğrulayıcı) daha küçük ölçekli hesaplamaları kullanır. ispatın (Kanıtın) doğruluğunu teyit edin.
ZKP, çeşitli genişleme planları arasında zincir dışı bilgi işlemin geliştirilmesini destekledi. Yani, işlem artık birinci katman ağda yürütülmez, ancak zincir dışı toplamada tamamlanır ve birden fazla işlemin durum kökleri gibi kısmi veriler paketlenir ve doğrulamayı ve ödemeyi tamamlamak için ana ağa yayınlanır. . Ana ağ düğümleri, ZKP aracılığıyla Rollup'taki işlem geçmişini doğrulayabilir ve güvenliği hala tek katman tarafından garanti edilir. ZKP, doğrulama sürecindeki güven sorununu matematiksel olarak sıfır bilgi kanıtı yoluyla çözer ve zincir üzerinde küçük bir alan gerektirir.ZK Rollup, tek katmana kıyasla onlarca kat daha fazla işlem hızı ve işlem verimliliği elde edebilir.
L2 BEAT verileri, ilk beş ZK Toplamasının toplam TVL'sinin yaklaşık 3 milyar ABD Dolarına ulaştığını gösteriyor. Bu rakam hala 50 milyar ABD doları değerindeki Ethereum TVL'den ve tüm DeFi pazarının 91 milyar ABD dolarından çok uzak. ZK teknolojisi olgunlaştıkça ZK Rollup'ın penetrasyon oranının kaçınılmaz olarak daha da artacağına inanıyoruz. Ethereum, Cancun yükseltmesini tamamladıktan sonra EIP-4844'ün kullanıma sunulması, Katman 2 ücretlerini önemli ölçüde düşürdü. Her ana Katman 2'ye uyarlanmış "Blob işlemleri" sonrasında, gerçek ölçüm verileri, her ZK Toplamasının gaz maliyetlerinin önemli ölçüde düştüğünü gösterdi. Örneğin Starknet yaklaşık %85, zkSync Era ise yaklaşık %65 oranında düşüş yaşadı.
Piyasadaki ZK tabanlı projeler hızla büyüyor.Piyasa değeri 1 milyar ABD dolarını aşan ZK teknolojisine dayalı projeler arasında Polyhedra, Immutable, StakNet, zkSync, Mina, dYdX vb. iyi biliniyor. Bu parça kabaca üç katmana ayrılabilir: altyapı, ZK-Rollup ve ZK uygulamaları.
Altyapı temel olarak programlama çerçevelerini ve araçlarını, ZKP kanıt pazarını, kanıt oluşturmanın donanım hızlandırmasını, ZK makine öğrenimini vb. içerir. Bu kanallardaki projelerin çoğu, ZKP'nin oluşturulması ve hesaplanması etrafında dönüyor ve ZK uygulamalarının (ağ veya dApp) konuşlandırılması için teknik bir temel sağlıyor.
En çok dikkat çeken ise ZK Rollup. ZK Rollup'ın patlaması, ölçeklenebilirlik ve "toplu benimseme" anlatısı için geniş destek sağlıyor. Elbette bunun da ötesinde, ZK teknolojisini kullanan çeşitli dApp'ler var ve bunların çoğu, şifrelenmiş kullanıcılara gizlilik ve diğer uygulamaları sağlamak için ZK'nin özelliklerini kullanıyor.
Ancak ZK kanıtı üretimi için gereken aşırı bilgi işlem kaynakları, yolda daha fazla ilerlemeyi kısıtlayan bir darboğazdır.
Kullanım senaryosunun uygulanmasından ne kadar uzakta?
ZK teknolojisi bu kadar güçlü olduğuna göre neden hala yaygın olarak benimsenmiyor? Bunun temel nedeni ZK teknolojisinin temel algoritmasının ve uygulama mekanizmasının son derece karmaşık olmasıdır. Şu anda yaygın olarak kullanılan iki ana ZK geçirmez sistem bulunmaktadır: zk-SNARK'lar ve zk-STARK'lar. Örneğin, zkSync, Aztec, Axiom, Scroll, Taiko, vb.'nin tümü zk-SNARK'a dayalı kanıt sistemleri kullanırken StarkNet, dYdX, Polygon vb. ZK-STARK'lara dayalı kanıt sistemleri kullanır.
Sıfır bilgi kanıt sisteminin kullanılması genellikle şunları içerir: "tokat hesaplama", "kanıt oluştur", "kanıtı doğrula". "Üretim kanıtı" adımı çok fazla bilgi işlem gücü gerektirir.
"Tokat hesaplama", orijinal bir hesaplamanın belirli bir kısıtlama dili (R 1 CS gibi) aracılığıyla ZK devresi biçiminde ifade edilmesidir. zk-SNARK'ları örnek alırsak, şu anda yaygın olarak kullanılan prova sistemleri arasında Groth 16, Marlin ve Halo/Halo 2 yer alıyor. Bunların arasında Groth 16, düz hesaplama için kısıtlama dili olarak R 1 CS'yi kullanıyor. Halo/Halo 2 gibi daha yeni kanıt sistemleri, Scroll, Taiko, Aximo vb. gibi bazı yeni ZK projelerinde yaygın olarak kullanılan Plonk sisteminin devre kısıtlama dilini kullanır.
Daha önce de belirttiğimiz gibi ZK kanıtlarının oluşturulması hesaplama açısından yoğundur. Bu tür hesaplamaları kısaca analiz etmek için KGZ tabanlı Halo 2'yi örnek olarak kullanalım. Öncelikle ön uç kısıtlama dili üzerinden ZK devresini kurduktan sonra bu devreleri bir şekilde polinom formuna dönüştürmemiz gerekecek ve polinomun sırası devrenin ölçeği ile pozitif ilişkilidir. Daha sonra bu polinomları nihai olarak kanıt formuna dönüştürmek için KZG gibi bazı kriptografik araçlar kullanılacaktır. Bu süreçte en çok zaman alan hesaplama türleri MSM ve NTT'dir.
MSM (Çoklu Skaler Çarpma) hesaplaması, eliptik eğrilerle ilgili hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanılır. MSM, eliptik eğri kriptografisinde temel bir bileşendir ve esas olarak kanıt oluşturmak ve doğrulamak için kullanılır. MSM tipi bilgi işlem görevleri, bilgi işlem görevlerinin yaklaşık %60-70'ini oluşturur.
NTT (Sayı Teorik Dönüşümü), sonlu bir alanda gerçekleştirilen bir Hızlı Fourier Dönüşümüdür (FFT). NTT, polinomlarla ilgili hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanılır. ZK kanıtlarıyla oluşturulan hesaplamalar arasında NTT tipi hesaplama görevleri, tüm hesaplama görevlerinin yaklaşık %25'ini oluşturur.
ZK-STARK'lar farklı algoritmalar kullansa da kendi performans darboğazlarına da sahiptir. Kanıt oluşturma süreci sırasında, kanıtlayıcının geçerli bir kanıt oluşturmak için aynı anda karşılanması gereken birden fazla kısıtlamadan oluşan bir sistem oluşturması gerekir. Bu kısıtlamalar genellikle rastgele oluşturulur.FRI algoritması (Hızlı Özyinelemeli Tamsayı Gauss Örneklemesi) kullanıcısı, bu kısıtlamaların rastgeleliğini sağlamak için kanıttaki Gauss örneklemesini oluşturur ve doğrular. Bu nedenle FRI algoritmasının verimliliği ZK-STARK'ların performansı açısından çok önemlidir.
Ancak hangi rota seçilirse seçilsin, hesaplamanın büyük miktarı hesaplama süresini aşırı derecede yavaşlatır. Bu nedenle, bu hesaplamaların nasıl hızlandırılacağı ve kanıt oluşturma verimliliğinin nasıl artırılacağı, ZKP'nin mevcut popülaritesini sınırlamanın anahtarı haline geldi.
Bu sorunu çözmek için hesaplama hızlandırma amaçlı donanım kullanmak uygun bir çözüm haline geldi. Şu anda piyasada birden fazla donanım hızlandırma çözümü üretiliyor ancak hangi donanımın seçileceğine dair standart bir cevap yok.
**ZKP pazarındaki mevcut ana akım donanım hızlandırma çözümleri üç türe ayrılmıştır. Yüksekten düşüğe kadar esneklikleri GPU, FPGA ve ASIC'dir. **
ZKP algoritmasındaki bazı adımlar (polinom çarpımı ve FFT dönüşümü gibi) paralel olarak işlenebildiğinden, tıpkı yıllar önceki grafik kartı madenciliği gibi, GPU kullanmak doğal olarak ZKP algoritmasında hesaplama işlemini daha verimli bir şekilde tamamlayabilmektedir. Ancak sorun şu ki, GPU'ların esnekliği ve çok yönlülüğü, performans açısından FPGA'ları geçmeyi zorlaştırıyor. **
FPGA belirli mantık fonksiyonlarını uygulamak üzere programlanabilir. Bu sonlandırma çözümü daha yüksek verimlilik sağlarken aynı zamanda belirli bir esneklik derecesini koruyarak devrenin gerektiği gibi özelleştirilmesine olanak tanır. Belirli bir ZKP algoritması için optimizasyon yapıldıktan sonra FPGA, GPU**'dan daha iyi performans gösterir. **
ASIC, belirli görevler için tasarlanmış özel bir çiptir. ASIC madencilik makinelerinin Bitcoin için güçlü bilgi işlem gücü sağlaması gibi, ZKP'nin ASIC donanım hızlandırması da bilgi işlem süreci için en yüksek düzeyde performans optimizasyonu sağlayabilir. Ancak genel olarak konuşursak, ASIC yalnızca tek bir çözüme uyum sağlayabilir ve mevcut ZKP kanıtlama görevlerinin tümü için kullanılamaz. Daha genel ASIC yongaları, tasarımdan bant çıkışına kadar daha büyük ayarlamalarla karşılaşacaktır.
ASIC en güçlü bilgi işlem gücüne sahiptir ancak sınırlama esneklikte yatmaktadır. ZK algoritmalarının çeşitliliği nedeniyle, hızlandırma çözümleri hala birden fazla algoritmanın hızlandırılmasını gerektirmektedir. ZKP kanıtlarının sürekli piyasaya sunulduğu göz önüne alındığında, FPGA'nın hızlı yeniden yapılandırma yeteneği, ona birden fazla senaryoda yeniden kullanılma avantajı sağlar ve farklı kanıt sistemlerinin ihtiyaçlarına esnek bir şekilde uyum sağlayabilir. Bu nedenle mevcut piyasa koşullarında donanım hızlandırma servis sağlayıcısı olarak yalnızca tek bir sertifikasyon sistemini hızlandıran ASIC chip hizmetlerini sunabilmektedir ki bu da "şu anda" en iyi seçim değildir.
Peki ASIC'in gelecekte patlama potansiyeli yok mu? Cevap doğal olarak hayır.
Doğru kanıt sistemini seçmek çok önemli bir karardır. ZK devrelerinin son derece yüksek tasarım maliyeti nedeniyle, kanıt sistemi belirlendikten sonra ZK projesinin kanıt sistemini kolayca değiştirmesi pek mümkün olmayacaktır. Proje tarafları, belirli bir kanıt sistemi için devreler geliştirmeye kaynak yatırdıktan sonra genellikle sistemi kolaylıkla değiştiremezler. FPGA belirli bir derecede esneklik sağlasa da ASIC, belirlenen ve geliştirilmeye sunulan ZK projeleri için hala daha yüksek bir hesaplama performansı oranı sağlayabilir; bu, özellikle büyük ölçekli, hesaplama açısından yoğun ZK uygulamaları için önemlidir. Bu nedenle, ASIC'in ilk geliştirme maliyeti yüksek olmasına rağmen, başarılı bantlamanın getirdiği yüksek gelir oranı hala pazarda yerini koruyor. Dolayısıyla ASIC çözümlerinin piyasada belli bir istikrarı ve talebi var.
Öngörülebilir gelecekte ASIC hızlandırma çözümleri, donanım hızlandırmada nihai çözümlerden biri olmaya devam edecek.
Örnek olarak donanım hızlandırma yolunun Cysic projesini ele alalım. Cysic, FPGA, ASIC ve GPU dahil olmak üzere tam donanım hızlandırma hizmetleri sağlar. Bu hızlandırma hizmetleri yalnızca belirli ZK kanıtlarının üretim verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda farklı blockchain platformlarının/ZK projelerinin ihtiyaçlarına da uyum sağlar.
Örneğin Cysic, SolarMSM adında FPGA tabanlı bir MSM hesaplama hızlandırıcısı geliştirdi. Bu çözüm, MSM hesaplamalarının verimliliğini önemli ölçüde artırır ve büyük ölçekli MSM görevlerini kısa sürede gerçekleştirebilir. Verilere bakıldığında Cysic'in SolarMSM'si 2³⁰ ölçeğindeki MSM hesaplamalarını 300 ms içerisinde kolaylıkla tamamlayabilmektedir.Bu performans sektördeki en üst seviyededir.
Bu donanım hızlandırma sayesinde Cysic, ZK kanıtları oluşturmak için gereken süreyi etkili bir şekilde azaltabilir, böylece ZKP tabanlı blockchain uygulamalarını ve protokollerini daha verimli ve pratik hale getirebilir. Bu, özellikle hızlı ve etkili kanıt üretimi gerektiren senaryolarda ZKP teknolojisinin yaygın olarak uygulanmasının teşvik edilmesi açısından büyük önem taşıyor.
Şu anda Cysic, MSM hızlandırma çözümünün POC tasarım çalışmasını hayata geçirmiştir. FPGA tabanlı POC, şu anda halka açık tüm FPGA-MSM donanım hızlandırma sonuçları arasında en yüksek performansa sahiptir ve bu, mevcut genel kıyaslama sonuçlarından 1-2 kat daha yüksektir. ASIC tasarımı ve bant çıkışı çalışmaları da devam etmektedir. Gelecekte Cysic, ikinci aşamada 12 nm ASIC yongaları geliştirecek. Amaç, tek bir ASIC çipinin bilgi işlem gücünün MSM, NTT ve diğer kriptografi temel operatörlerini destekleyebileceğini ve aynı zamanda tek bir çipin güç tüketimini iki kata kadar azaltabileceğini fark etmektir.
Buna ek olarak Cysic, GPU tabanlı hızlandırma çözümlerini de aktif olarak benimseyerek daha esnek ZK ve hatta yapay zeka bilgi işlem hızlandırma hizmetleri sağladı.
ZKP daha hızlı hesaplayabildiği sürece şifreleme dünyası ZKP "Kutsal Kase"yi ele geçirmeye bir adım daha yaklaşacaktır.
DePIN ilkelleri pazarın büyümesini sağlıyor
Donanım hızlandırmanın önemi tartışılmaz. Başka bir yatırımcının ana şüphesi, ZK donanım hızlandırması için pazar büyüklüğünün ne kadar büyük olacağıdır?
Paradigm, ZK hızlandırmasının pazar büyüklüğünün POW madencilik pazarının büyüklüğüne eşdeğer olduğunu öngördü. Daha önce de belirtildiği gibi, Cancun yükseltmesinin tamamlanmasıyla ZK Rollup'ın daha büyük ölçekte benimsenmesi, ZK bilgi işlem için çok fazla talep getirecek.
Gizliliğin korunması bir diğer önemli pazar ihtiyacıdır. Semaphore, MACI, Penumbra ve Aztec Network gibi şirketler, kullanıcı gizliliğini geliştirmek ve kitlesel benimsenmeyi artırmak için ZK teknolojisinin kullanımını araştırıyor. Aynı zamanda kimlik doğrulama alanı, popüler WorldID'nin yanı sıra tümü ZK teknolojisini uygulamaya kararlı olan Sismo, Clique ve Axiom gibi projeler de dahil olmak üzere ZK teknolojisinin ana kullanım örneklerinden biridir. Daha güvenli ve gizliliği daha fazla koruyan bir sistem çözümü sağlamak için kimlik yönetimi.
ZKML (Sıfır Bilgi Makinesi Öğrenimi) hızla gelişen bir başka alandır. Yapay zekanın patlamasıyla birlikte yapay zekanın doğru ve şeffaf çalıştığını doğrulamak zorunlu hale geldi. ZKML, çıkarımın ve diğer hususların zincire eklenmesini mümkün kılabilir ve teorik olarak belirli içeriği açıklamadan doğrulanacaktır.
Bu nedenle, ister ZK Rollup'ın yaygın olarak benimsenmesi, ister gizlilik gibi dApp'in ortaya çıkışı, ister ZKML'nin geliştirilmesi olsun, ZKP hızlandırmaya olan talep arttı.
Ancak ZK hızlanma eşiği hala yüksek ve birçok küçük ve orta ölçekli proje için hala son derece düşmanca. ZKP talep edenlerin çoğunun hâlâ merkezi bir şekilde hızlandırma donanımını satın alması ve hızlandırma hizmetlerini kendi başlarına dağıtması gerekiyor. Ayrıca kendi ZKP üretimine devam rotanıza göre uygun hızlandırma planını da seçmeniz gerekiyor.
Dayanıklı bir doğrulayıcı ağı (ZK kanıtlayıcı ağı) endüstrinin fikir birliği çözümü haline geldi. ZK Compute-as-a-Service'in (ZK CaaS, ZK Computing as a Service) bu temelde oluşturulan yeni ürün formu yukarıdaki ikilemi çözecektir.
Örnek olarak Cysic'i ele alalım. Cysic, bir doğrulama ağı oluşturmak için hızlandırılmış donanım kullanacak.FPGA, ASIC veya diğer donanımlar, kullanıcılara ağda ZK hızlandırılmış bilgi işlem gücü sağlayabilir ve kişisel cihazlar da buna bağlanabilir. ZK proje tarafları, ZKP doğrulaması için bilgi işlem gücü desteğine ihtiyaç duyulduğunda, donanım tedarikine gerek kalmadan Cysic'in ZK bilgi işlem güç ağına doğrudan erişebilirler. Spesifik hızlandırma planının detaylarına çok fazla dikkat etmeye gerek yok. Şu anda Cysic, doğrulama ağı için yeterli ZK bilgi işlem gücünü rezerve eden on binlerce üst düzey grafik kartını piyasaya sürdü.
Cysic şu anda ZK Rollup, ZKML, uygulama katmanı ve diğer proje türlerini kapsayan Scroll, zk P2P, Inference, Kinetex vb. birçok projeyle işbirliğine ulaşmış olup, kullandığı sertifika sistemleri arasında Halo 2, RapidSnark, Plonky2x ve Bu nedenle Cysic'in hızlandırılmış bilgi işlem çözümü yüksek esnekliğe ve çok yönlülüğe sahiptir.
Cysic, bilgi işlem gücünün arz ve talebini kriptografik olarak yerel, merkezi olmayan bir şekilde yapılandırır. ZK bilgi işlem gücünün arz tarafı, merkezi ve ölçeklenemeyen donanımdan, tüm kullanıcıların erişebileceği bir bilgi işlem güç ağına yükseltildi ve aynı zamanda bireysel yatırımcılara piyasaya daha derinlemesine katılım fırsatları sunuyor. Talep tarafında, ZK CaaS, ZK bilgi işlem için daha fazla esneklik ve istikrar sağlayabilir ve merkezi olmayan pazar, akıllı sözleşmeler yoluyla bilgi işlem gücünün arz ve talebini daha verimli bir şekilde planlayabilir ve eşleştirebilir.
Bu nedenle ZK CaaS, donanım hızlandırmayı "kullanıma hazır" bir hizmete dönüştürür ve herkesin ZK bilişimini hızlandırabileceği bir senaryo oluşturur. ZK alanını dönüştürmek ve Tescilli veya boşta bilgi işlem gücü sağlamak için DePIN'in merkezi olmayan donanım tesisleri ağını kullanır. Gelir sağlıyor ve ZK + DePIN madenciliğinin mavi okyanusuna bir kez daha girmemizi mümkün kılıyor.
Referans:
《ABCDE: Neden Cysic'e yatırım yapmalıyız? 》**, Siyuan Han
《ZK-ASIC'lerin Tasarlanmasında Yeni Paradigma, zkVM Yolu》**, Cysic
《ZK Donanım Hızlandırması: Geçmiş, Bugün ve Gelecek》，Luke Pearson & Cysic 团队
View Original
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
Vitalik neden ZK donanım hızlandırması konusunda iyimser?
Yazar: Loopy Lu, BeWater
Geçtiğimiz günlerde Vitalik Buterin'in Hong Kong Blockchain Konferansı'na yaptığı sürpriz ziyaret tüm katılımcıları heyecanlandırdı. Bu da belli ölçüde şifreleme pazarının mevcut durumunu yansıtıyor. Son dönemde Ethereum'un eğilimi Bitcoin ekosistemine göre biraz daha zayıflamış, Ethereum'un likiditesinin parçalanması ve sınırlı performansı bir kez daha gündeme getirmiştir.
Bu konferansta Vitalik, Ethereum'un gelecekteki ilerleyişi için net önerilerde bulundu. "Protokol Tasarımının Sınırlarına Ulaşmak" açılış konuşmasında Vitalik, ASIC çiplerinin rolünü aktif olarak dört gözle bekledi. ZK hesaplamalarının donanım hızlandırması için ASIC çiplerinin yardımıyla Ethereum'un verimliliği ve güvenliği yeni bir seviyeye yükseltilebilir .
ZK donanım hızlandırmasını yorumlamak için doğal olarak ZK ile başlamamız gerekiyor. ZKP tamamen yeni bir konsept değil. 1980'lerden bu yana bilgisayar bilimcileri sürekli olarak bu yönde araştırmalar yapıyorlar. Şu anda popüler ZK Rollup projeleri birbiri ardına başlatılıyor ve daha fazla ZK uygulaması ortaya çıkıyor, buna bağlı olarak ZK teknolojisi ve pazarı sürekli gelişiyor. ZK donanım hızlandırmasının olgunlaştığını, ZK + DePIN modunun ortaya çıktığını ve ZKP'nin bu döngüde öncekinden farklı göründüğünü gördük.
Şifreleme teknolojisi alanında "Kutsal Kase" olarak bilinen Zero-Knowledge Proof (ZKP), uzun süredir devam eden gizlilik koruma sorununa yeni çözümler getirmenin yanı sıra, blockchain genişleme sorununa da güçlü bir çözüm sunuyor. uzun yıllardır var olan bir çözüm.
Hepimizin bildiği gibi ZK'nın verimlilik sorunu birçok kullanıcıyı ve proje geliştiriciyi rahatsız ediyor. **Vitalik, Hong Kong konferansında ZK-SNARK'lar, MPC, FHE (tam homomorfik şifreleme) ve BLS toplama gibi gelişmiş kriptografi tabanlı protokollerin hızla gelişmesine rağmen verimlilik ve güvenlik sorunlarına da sahip olduklarını söyledi. **
(Resim kaynağı: Öngörü Haberleri)
Bunlar arasında, Ethereum Slot blok oluşturma süresi 12 saniye, "normal" blok doğrulama süresi yaklaşık 400 milisaniye ve ZK-SNARK kanıt süresi yaklaşık 20 dakikadır. Ethereum'un hedefi gerçek zamanlı kanıt elde etmektir. .
Bu sorunu çözmek için Vitalik üç çözüm sundu: "paralelleştirme ve toplama ağacı", verimliliği artırmak için SNARK algoritmaları ve karma oluşturma ve **ZK donanım hızlandırması için ASIC kullanma. **
Üç çözümün artılarını ve eksilerini değerlendirmiyoruz, yalnızca ZK'nin donanım hızlandırması hakkında derinlemesine bir tartışma yürütüyoruz. Bu makale ZKP'den başlamayı ve yatırımcılara Vitalik'in şu anda nadiren bahsedilen bir yol olan "donanım hızlandırma" konusunda neden iyimser olduğunu açıklamaya çalışıyor. "ZK ivmesi", "ZK" ve "ZK Toplamaları" gibi benzer terimler arasındaki farklar nelerdir ve bunları doğru bir şekilde nasıl ayırt edebiliriz?
Tüm ekosistem açısından bakıldığında donanım hızlandırma yolu neden önemli? Ethereum, ZK ve tüm kripto dünyasına ne gibi bir değer sağlıyor? Donanım hızlandırmanın dünü, bugünü ve geleceğini detaylı olarak tartışmak için Cysic'i örnek alacağız.
Vitalik'in iyimser olduğu donanım hızlandırmanın rolü nedir?
Şifreleme dünyası için ZKP (SNARK'lar/STARK'lar), ölçeklendirme teknolojisinin Kutsal Kasesi olarak kabul edilir. zk-SNARKs, Doğrulama Hesaplaması yoluyla orijinal hesaplamanın doğruluğunu doğrular; yani, kanıtlayıcı (Kanıtlayıcı) ilk önce orijinal hesaplama için kısa bir kanıt (Özlü Kanıt) üretir ve doğrulayıcı (Doğrulayıcı) daha küçük ölçekli hesaplamaları kullanır. ispatın (Kanıtın) doğruluğunu teyit edin.
ZKP, çeşitli genişleme planları arasında zincir dışı bilgi işlemin geliştirilmesini destekledi. Yani, işlem artık birinci katman ağda yürütülmez, ancak zincir dışı toplamada tamamlanır ve birden fazla işlemin durum kökleri gibi kısmi veriler paketlenir ve doğrulamayı ve ödemeyi tamamlamak için ana ağa yayınlanır. . Ana ağ düğümleri, ZKP aracılığıyla Rollup'taki işlem geçmişini doğrulayabilir ve güvenliği hala tek katman tarafından garanti edilir. ZKP, doğrulama sürecindeki güven sorununu matematiksel olarak sıfır bilgi kanıtı yoluyla çözer ve zincir üzerinde küçük bir alan gerektirir.ZK Rollup, tek katmana kıyasla onlarca kat daha fazla işlem hızı ve işlem verimliliği elde edebilir.
L2 BEAT verileri, ilk beş ZK Toplamasının toplam TVL'sinin yaklaşık 3 milyar ABD Dolarına ulaştığını gösteriyor. Bu rakam hala 50 milyar ABD doları değerindeki Ethereum TVL'den ve tüm DeFi pazarının 91 milyar ABD dolarından çok uzak. ZK teknolojisi olgunlaştıkça ZK Rollup'ın penetrasyon oranının kaçınılmaz olarak daha da artacağına inanıyoruz. Ethereum, Cancun yükseltmesini tamamladıktan sonra EIP-4844'ün kullanıma sunulması, Katman 2 ücretlerini önemli ölçüde düşürdü. Her ana Katman 2'ye uyarlanmış "Blob işlemleri" sonrasında, gerçek ölçüm verileri, her ZK Toplamasının gaz maliyetlerinin önemli ölçüde düştüğünü gösterdi. Örneğin Starknet yaklaşık %85, zkSync Era ise yaklaşık %65 oranında düşüş yaşadı.
Piyasadaki ZK tabanlı projeler hızla büyüyor.Piyasa değeri 1 milyar ABD dolarını aşan ZK teknolojisine dayalı projeler arasında Polyhedra, Immutable, StakNet, zkSync, Mina, dYdX vb. iyi biliniyor. Bu parça kabaca üç katmana ayrılabilir: altyapı, ZK-Rollup ve ZK uygulamaları.
Altyapı temel olarak programlama çerçevelerini ve araçlarını, ZKP kanıt pazarını, kanıt oluşturmanın donanım hızlandırmasını, ZK makine öğrenimini vb. içerir. Bu kanallardaki projelerin çoğu, ZKP'nin oluşturulması ve hesaplanması etrafında dönüyor ve ZK uygulamalarının (ağ veya dApp) konuşlandırılması için teknik bir temel sağlıyor.
En çok dikkat çeken ise ZK Rollup. ZK Rollup'ın patlaması, ölçeklenebilirlik ve "toplu benimseme" anlatısı için geniş destek sağlıyor. Elbette bunun da ötesinde, ZK teknolojisini kullanan çeşitli dApp'ler var ve bunların çoğu, şifrelenmiş kullanıcılara gizlilik ve diğer uygulamaları sağlamak için ZK'nin özelliklerini kullanıyor.
Ancak ZK kanıtı üretimi için gereken aşırı bilgi işlem kaynakları, yolda daha fazla ilerlemeyi kısıtlayan bir darboğazdır.
Kullanım senaryosunun uygulanmasından ne kadar uzakta?
ZK teknolojisi bu kadar güçlü olduğuna göre neden hala yaygın olarak benimsenmiyor? Bunun temel nedeni ZK teknolojisinin temel algoritmasının ve uygulama mekanizmasının son derece karmaşık olmasıdır. Şu anda yaygın olarak kullanılan iki ana ZK geçirmez sistem bulunmaktadır: zk-SNARK'lar ve zk-STARK'lar. Örneğin, zkSync, Aztec, Axiom, Scroll, Taiko, vb.'nin tümü zk-SNARK'a dayalı kanıt sistemleri kullanırken StarkNet, dYdX, Polygon vb. ZK-STARK'lara dayalı kanıt sistemleri kullanır.
Sıfır bilgi kanıt sisteminin kullanılması genellikle şunları içerir: "tokat hesaplama", "kanıt oluştur", "kanıtı doğrula". "Üretim kanıtı" adımı çok fazla bilgi işlem gücü gerektirir.
"Tokat hesaplama", orijinal bir hesaplamanın belirli bir kısıtlama dili (R 1 CS gibi) aracılığıyla ZK devresi biçiminde ifade edilmesidir. zk-SNARK'ları örnek alırsak, şu anda yaygın olarak kullanılan prova sistemleri arasında Groth 16, Marlin ve Halo/Halo 2 yer alıyor. Bunların arasında Groth 16, düz hesaplama için kısıtlama dili olarak R 1 CS'yi kullanıyor. Halo/Halo 2 gibi daha yeni kanıt sistemleri, Scroll, Taiko, Aximo vb. gibi bazı yeni ZK projelerinde yaygın olarak kullanılan Plonk sisteminin devre kısıtlama dilini kullanır.
Daha önce de belirttiğimiz gibi ZK kanıtlarının oluşturulması hesaplama açısından yoğundur. Bu tür hesaplamaları kısaca analiz etmek için KGZ tabanlı Halo 2'yi örnek olarak kullanalım. Öncelikle ön uç kısıtlama dili üzerinden ZK devresini kurduktan sonra bu devreleri bir şekilde polinom formuna dönüştürmemiz gerekecek ve polinomun sırası devrenin ölçeği ile pozitif ilişkilidir. Daha sonra bu polinomları nihai olarak kanıt formuna dönüştürmek için KZG gibi bazı kriptografik araçlar kullanılacaktır. Bu süreçte en çok zaman alan hesaplama türleri MSM ve NTT'dir.
MSM (Çoklu Skaler Çarpma) hesaplaması, eliptik eğrilerle ilgili hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanılır. MSM, eliptik eğri kriptografisinde temel bir bileşendir ve esas olarak kanıt oluşturmak ve doğrulamak için kullanılır. MSM tipi bilgi işlem görevleri, bilgi işlem görevlerinin yaklaşık %60-70'ini oluşturur.
NTT (Sayı Teorik Dönüşümü), sonlu bir alanda gerçekleştirilen bir Hızlı Fourier Dönüşümüdür (FFT). NTT, polinomlarla ilgili hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanılır. ZK kanıtlarıyla oluşturulan hesaplamalar arasında NTT tipi hesaplama görevleri, tüm hesaplama görevlerinin yaklaşık %25'ini oluşturur.
ZK-STARK'lar farklı algoritmalar kullansa da kendi performans darboğazlarına da sahiptir. Kanıt oluşturma süreci sırasında, kanıtlayıcının geçerli bir kanıt oluşturmak için aynı anda karşılanması gereken birden fazla kısıtlamadan oluşan bir sistem oluşturması gerekir. Bu kısıtlamalar genellikle rastgele oluşturulur.FRI algoritması (Hızlı Özyinelemeli Tamsayı Gauss Örneklemesi) kullanıcısı, bu kısıtlamaların rastgeleliğini sağlamak için kanıttaki Gauss örneklemesini oluşturur ve doğrular. Bu nedenle FRI algoritmasının verimliliği ZK-STARK'ların performansı açısından çok önemlidir.
Ancak hangi rota seçilirse seçilsin, hesaplamanın büyük miktarı hesaplama süresini aşırı derecede yavaşlatır. Bu nedenle, bu hesaplamaların nasıl hızlandırılacağı ve kanıt oluşturma verimliliğinin nasıl artırılacağı, ZKP'nin mevcut popülaritesini sınırlamanın anahtarı haline geldi.
Bu sorunu çözmek için hesaplama hızlandırma amaçlı donanım kullanmak uygun bir çözüm haline geldi. Şu anda piyasada birden fazla donanım hızlandırma çözümü üretiliyor ancak hangi donanımın seçileceğine dair standart bir cevap yok.
**ZKP pazarındaki mevcut ana akım donanım hızlandırma çözümleri üç türe ayrılmıştır. Yüksekten düşüğe kadar esneklikleri GPU, FPGA ve ASIC'dir. **
ASIC en güçlü bilgi işlem gücüne sahiptir ancak sınırlama esneklikte yatmaktadır. ZK algoritmalarının çeşitliliği nedeniyle, hızlandırma çözümleri hala birden fazla algoritmanın hızlandırılmasını gerektirmektedir. ZKP kanıtlarının sürekli piyasaya sunulduğu göz önüne alındığında, FPGA'nın hızlı yeniden yapılandırma yeteneği, ona birden fazla senaryoda yeniden kullanılma avantajı sağlar ve farklı kanıt sistemlerinin ihtiyaçlarına esnek bir şekilde uyum sağlayabilir. Bu nedenle mevcut piyasa koşullarında donanım hızlandırma servis sağlayıcısı olarak yalnızca tek bir sertifikasyon sistemini hızlandıran ASIC chip hizmetlerini sunabilmektedir ki bu da "şu anda" en iyi seçim değildir.
Peki ASIC'in gelecekte patlama potansiyeli yok mu? Cevap doğal olarak hayır.
Doğru kanıt sistemini seçmek çok önemli bir karardır. ZK devrelerinin son derece yüksek tasarım maliyeti nedeniyle, kanıt sistemi belirlendikten sonra ZK projesinin kanıt sistemini kolayca değiştirmesi pek mümkün olmayacaktır. Proje tarafları, belirli bir kanıt sistemi için devreler geliştirmeye kaynak yatırdıktan sonra genellikle sistemi kolaylıkla değiştiremezler. FPGA belirli bir derecede esneklik sağlasa da ASIC, belirlenen ve geliştirilmeye sunulan ZK projeleri için hala daha yüksek bir hesaplama performansı oranı sağlayabilir; bu, özellikle büyük ölçekli, hesaplama açısından yoğun ZK uygulamaları için önemlidir. Bu nedenle, ASIC'in ilk geliştirme maliyeti yüksek olmasına rağmen, başarılı bantlamanın getirdiği yüksek gelir oranı hala pazarda yerini koruyor. Dolayısıyla ASIC çözümlerinin piyasada belli bir istikrarı ve talebi var.
Öngörülebilir gelecekte ASIC hızlandırma çözümleri, donanım hızlandırmada nihai çözümlerden biri olmaya devam edecek.
Örnek olarak donanım hızlandırma yolunun Cysic projesini ele alalım. Cysic, FPGA, ASIC ve GPU dahil olmak üzere tam donanım hızlandırma hizmetleri sağlar. Bu hızlandırma hizmetleri yalnızca belirli ZK kanıtlarının üretim verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda farklı blockchain platformlarının/ZK projelerinin ihtiyaçlarına da uyum sağlar.
Örneğin Cysic, SolarMSM adında FPGA tabanlı bir MSM hesaplama hızlandırıcısı geliştirdi. Bu çözüm, MSM hesaplamalarının verimliliğini önemli ölçüde artırır ve büyük ölçekli MSM görevlerini kısa sürede gerçekleştirebilir. Verilere bakıldığında Cysic'in SolarMSM'si 2³⁰ ölçeğindeki MSM hesaplamalarını 300 ms içerisinde kolaylıkla tamamlayabilmektedir.Bu performans sektördeki en üst seviyededir.
Bu donanım hızlandırma sayesinde Cysic, ZK kanıtları oluşturmak için gereken süreyi etkili bir şekilde azaltabilir, böylece ZKP tabanlı blockchain uygulamalarını ve protokollerini daha verimli ve pratik hale getirebilir. Bu, özellikle hızlı ve etkili kanıt üretimi gerektiren senaryolarda ZKP teknolojisinin yaygın olarak uygulanmasının teşvik edilmesi açısından büyük önem taşıyor.
Şu anda Cysic, MSM hızlandırma çözümünün POC tasarım çalışmasını hayata geçirmiştir. FPGA tabanlı POC, şu anda halka açık tüm FPGA-MSM donanım hızlandırma sonuçları arasında en yüksek performansa sahiptir ve bu, mevcut genel kıyaslama sonuçlarından 1-2 kat daha yüksektir. ASIC tasarımı ve bant çıkışı çalışmaları da devam etmektedir. Gelecekte Cysic, ikinci aşamada 12 nm ASIC yongaları geliştirecek. Amaç, tek bir ASIC çipinin bilgi işlem gücünün MSM, NTT ve diğer kriptografi temel operatörlerini destekleyebileceğini ve aynı zamanda tek bir çipin güç tüketimini iki kata kadar azaltabileceğini fark etmektir.
Buna ek olarak Cysic, GPU tabanlı hızlandırma çözümlerini de aktif olarak benimseyerek daha esnek ZK ve hatta yapay zeka bilgi işlem hızlandırma hizmetleri sağladı.
ZKP daha hızlı hesaplayabildiği sürece şifreleme dünyası ZKP "Kutsal Kase"yi ele geçirmeye bir adım daha yaklaşacaktır.
DePIN ilkelleri pazarın büyümesini sağlıyor
Donanım hızlandırmanın önemi tartışılmaz. Başka bir yatırımcının ana şüphesi, ZK donanım hızlandırması için pazar büyüklüğünün ne kadar büyük olacağıdır?
Paradigm, ZK hızlandırmasının pazar büyüklüğünün POW madencilik pazarının büyüklüğüne eşdeğer olduğunu öngördü. Daha önce de belirtildiği gibi, Cancun yükseltmesinin tamamlanmasıyla ZK Rollup'ın daha büyük ölçekte benimsenmesi, ZK bilgi işlem için çok fazla talep getirecek.
Gizliliğin korunması bir diğer önemli pazar ihtiyacıdır. Semaphore, MACI, Penumbra ve Aztec Network gibi şirketler, kullanıcı gizliliğini geliştirmek ve kitlesel benimsenmeyi artırmak için ZK teknolojisinin kullanımını araştırıyor. Aynı zamanda kimlik doğrulama alanı, popüler WorldID'nin yanı sıra tümü ZK teknolojisini uygulamaya kararlı olan Sismo, Clique ve Axiom gibi projeler de dahil olmak üzere ZK teknolojisinin ana kullanım örneklerinden biridir. Daha güvenli ve gizliliği daha fazla koruyan bir sistem çözümü sağlamak için kimlik yönetimi.
ZKML (Sıfır Bilgi Makinesi Öğrenimi) hızla gelişen bir başka alandır. Yapay zekanın patlamasıyla birlikte yapay zekanın doğru ve şeffaf çalıştığını doğrulamak zorunlu hale geldi. ZKML, çıkarımın ve diğer hususların zincire eklenmesini mümkün kılabilir ve teorik olarak belirli içeriği açıklamadan doğrulanacaktır.
Bu nedenle, ister ZK Rollup'ın yaygın olarak benimsenmesi, ister gizlilik gibi dApp'in ortaya çıkışı, ister ZKML'nin geliştirilmesi olsun, ZKP hızlandırmaya olan talep arttı.
Ancak ZK hızlanma eşiği hala yüksek ve birçok küçük ve orta ölçekli proje için hala son derece düşmanca. ZKP talep edenlerin çoğunun hâlâ merkezi bir şekilde hızlandırma donanımını satın alması ve hızlandırma hizmetlerini kendi başlarına dağıtması gerekiyor. Ayrıca kendi ZKP üretimine devam rotanıza göre uygun hızlandırma planını da seçmeniz gerekiyor.
Dayanıklı bir doğrulayıcı ağı (ZK kanıtlayıcı ağı) endüstrinin fikir birliği çözümü haline geldi. ZK Compute-as-a-Service'in (ZK CaaS, ZK Computing as a Service) bu temelde oluşturulan yeni ürün formu yukarıdaki ikilemi çözecektir.
Örnek olarak Cysic'i ele alalım. Cysic, bir doğrulama ağı oluşturmak için hızlandırılmış donanım kullanacak.FPGA, ASIC veya diğer donanımlar, kullanıcılara ağda ZK hızlandırılmış bilgi işlem gücü sağlayabilir ve kişisel cihazlar da buna bağlanabilir. ZK proje tarafları, ZKP doğrulaması için bilgi işlem gücü desteğine ihtiyaç duyulduğunda, donanım tedarikine gerek kalmadan Cysic'in ZK bilgi işlem güç ağına doğrudan erişebilirler. Spesifik hızlandırma planının detaylarına çok fazla dikkat etmeye gerek yok. Şu anda Cysic, doğrulama ağı için yeterli ZK bilgi işlem gücünü rezerve eden on binlerce üst düzey grafik kartını piyasaya sürdü.
Cysic şu anda ZK Rollup, ZKML, uygulama katmanı ve diğer proje türlerini kapsayan Scroll, zk P2P, Inference, Kinetex vb. birçok projeyle işbirliğine ulaşmış olup, kullandığı sertifika sistemleri arasında Halo 2, RapidSnark, Plonky2x ve Bu nedenle Cysic'in hızlandırılmış bilgi işlem çözümü yüksek esnekliğe ve çok yönlülüğe sahiptir.
Cysic, bilgi işlem gücünün arz ve talebini kriptografik olarak yerel, merkezi olmayan bir şekilde yapılandırır. ZK bilgi işlem gücünün arz tarafı, merkezi ve ölçeklenemeyen donanımdan, tüm kullanıcıların erişebileceği bir bilgi işlem güç ağına yükseltildi ve aynı zamanda bireysel yatırımcılara piyasaya daha derinlemesine katılım fırsatları sunuyor. Talep tarafında, ZK CaaS, ZK bilgi işlem için daha fazla esneklik ve istikrar sağlayabilir ve merkezi olmayan pazar, akıllı sözleşmeler yoluyla bilgi işlem gücünün arz ve talebini daha verimli bir şekilde planlayabilir ve eşleştirebilir.
Bu nedenle ZK CaaS, donanım hızlandırmayı "kullanıma hazır" bir hizmete dönüştürür ve herkesin ZK bilişimini hızlandırabileceği bir senaryo oluşturur. ZK alanını dönüştürmek ve Tescilli veya boşta bilgi işlem gücü sağlamak için DePIN'in merkezi olmayan donanım tesisleri ağını kullanır. Gelir sağlıyor ve ZK + DePIN madenciliğinin mavi okyanusuna bir kez daha girmemizi mümkün kılıyor.
Referans:
《ABCDE: Neden Cysic'e yatırım yapmalıyız? 》**, Siyuan Han
《ZK-ASIC'lerin Tasarlanmasında Yeni Paradigma, zkVM Yolu》**, Cysic
《ZK Donanım Hızlandırması: Geçmiş, Bugün ve Gelecek》 ，Luke Pearson & Cysic 团队