Warum könnte Ethereum möglicherweise in das PoW-Zeitalter zurückkehren?

Verfasser: Yue Xiaoyu

Der Gründer von Web3Caff, Gootor, hat einen sehr wichtigen Standpunkt vorgebracht. Hier sind einige weitere Überlegungen dazu:

ETH 2.0 wird ZKifiziert, und ZK-Beweisverifier benötigen Hardwarebeschleunigung, ähnlich wie BTCMining, das von Hardware abhängig ist, so dass ZK Mining zu einer neuen Art von PoW werden könnte.

Das Wirtschaftsmodell von Ethereum könnte letztendlich zu einer Coexistenz von PoS und PoW führen, was zu einem neuen “hybriden Konsens”-Modell führen könnte.

Als Nächstes betrachten wir die zugrunde liegende Logik der oben genannten Überlegungen.

1. Ethereum wird zu ZK

Das Grundprinzip von ZK (Zero Knowledge Proof (Null-Wissens-Beweis)) ist, dass eine Partei einer anderen Partei beweisen kann, dass eine Aussage wahr ist, ohne dabei irgendwelche anderen Informationen preiszugeben.

Dies ist eine sehr aussichtsreiche Technologie.

Derzeit wird die ZK-Technologie im Bereich der Blockchain hauptsächlich zur Skalierung eingesetzt.

V God hat die ZK-Technologie vorangetrieben, und aufgrund des Willens und der Neigung von V God hat die Ethereum Foundation auch in verschiedene ZK-Projekte investiert.

Der Zeitraum der Infrastrukturschicht des ZK-Projekts ist jedoch relativ lang, so dass unsere normalen Benutzer derzeit eine Vielzahl von ZK-Rollups, d. h. die ETH-Layer-2-Lösung des ZK-Systems, direkt wahrnehmen können.

Typische Vertreter sind zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea usw.

Dies sind alles Fusionen von ZK-Technologie auf der Ausführungsschicht von Ethereum.

Und Ethereum selbst wird allmählich ZKifiziert.

ZKisierung der Konsensebene (z.B. Beam Chain-Vorschlag): Durch die ZKisierung des Überprüfungsprozesses der Konsensoperationen kann der Konsensprozess vereinfacht und beschleunigt werden.

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

Auf diese Weise kann Ethereum seine Netzwerkleistung erheblich verbessern, einschließlich der Geschwindigkeit, der Kosten und des Datenschutzes bei der Transaktionsabwicklung, während es seine Dezentralisierung und Sicherheit beibehält.

Die Einführung der ZK-Technologie wird als Teil der langfristigen Expansionsstrategie des ETH-Ökosystems betrachtet und kann höheren Benutzeranforderungen und Anwendungscomplexität gerecht werden.

2、Warum muss ZK mit Hardware kombiniert werden?

In dem oben genannten wurde auf die vielen Vorteile von ZK hingewiesen, aber das größte Hindernis, dem ZK derzeit gegenübersteht, ist die Leistungsprobleme bei der Generierung von ZKP (Zero-Knowledge Proofs).

Der Betriebsmechanismus von ZK besteht darin, dass Prüfer mehrere Transaktionen in einen einzigen und kompakten Beweis zusammenführt und dann die Transaktionen an das Mainnet weiterleitet, um letztendlich die Skalierbarkeit des Mainnets zu erreichen.

Aber ZK hat auch seine Grenzen, da der Prozess der Generierung von Nachweisen sehr ressourcenintensiv in Bezug auf Zeit und Energie ist.

Aufgrund der Notwendigkeit vieler komplexer mathematischer Operationen wie Potenzoperationen, Kehrwertoperationen und bilinearen Paarungsberechnungen verlangsamt sich in der Regel die Erstellung des Nachweises.

Die Leistung kann nicht weiter verbessert werden, indem nur die Software optimiert wird. Daher ist es notwendig, die Hardware zu kombinieren und spezielle Hardware zur Beschleunigung zu verwenden, um die Geschwindigkeit der Erzeugung von Beweisen von Stunden auf Sekunden zu erhöhen. Dies würde eine erhebliche Verbesserung darstellen.

Daher hat ZK eine Hardware-Abhängigkeit und erfordert spezielle Chips.

Mit der zunehmenden Anwendung der ZKP-Technologie in Bereichen wie Datenschutz-Berechnung und Blockchain-Skalierung wird die Geschwindigkeit und Effizienz der ZKP-Generierung zu einem Engpass, und die Nachfrage nach Hardware auf dem Markt nimmt ebenfalls stetig zu.

3. Wie wird PoS mit ZK Mining kombiniert?

Wenn ZK-Hardwarebeschleunigung verwendet wird, kann dies zur Implementierung von Hardware-Mining führen, wodurch ein neues Wirtschaftsmodell entsteht.

Was ist ZK Mining?

Traditionelles PoW (Proof of Work) Mining basiert auf der Lösung komplexer mathematischer Probleme, während ZK-Hardware-Mining die Fähigkeit zur schnellen Generierung von ZKP ist.

Ähnlich wie beim PoW Mining können die Teilnehmer um die Geschwindigkeit und Effizienz bei der Generierung von ZKP konkurrieren, wobei diejenigen, die zuerst gültige Beweise generieren, belohnt werden.

Wie genau werden PoS und ZK kombiniert?

In einem PoS-System sind Prüfer (d.h. Prüfer) dafür verantwortlich, Transaktionen zu überprüfen und neue Blöcke vorzuschlagen. ZK-Proofs können verwendet werden, um die Korrektheit eines Blocks oder einer Reihe von Transaktionen nachzuweisen, die Sicherheit zu erhöhen und die Validierungskosten zu senken.

Prüfer generates ZKP as additional proof of its work while performing its PoS duties. Prüfer, who successfully generates and submits valid ZKP, can receive additional rewards in addition to the existing Block-Belohnung.

Dies kann ETH oder eine Art Belohnung im Netzwerk (z. B. bestimmte Token oder ein Teil der Gasgebühren) sein.

Die Mainnet-Block-Belohnung kann in zwei Teile aufgeteilt werden, um ein Schicht-Belohnungssystem zu bilden: Ein Teil der Belohnung wird für die traditionelle PoS-Validierung verwendet, während der andere Teil basierend auf den Beiträgen der Nodes zur ZK-Proof-Generierung verteilt wird.

Aus diesem Grund kann ZK als Verbesserung der PoS-Validierung angesehen werden, während ZK Mining als Erweiterung des PoS-Staken’ dienen kann.

Neben dem Staken von ETH zur Erzielung von PoS-Belohnungen können Staken’ auch zusätzliche Belohnungen durch die Teilnahme an ZK-bezogenen Arbeiten erhalten. Zum Beispiel können Staken’ ZK-Beweisgeneratoren betreiben, um Rechenressourcen für die Unterstützung von ZK-Technologieanwendungen bereitzustellen.

Aber hier wird nur eine Möglichkeit aufgezeigt, wie das bestehende PoS-Protokoll von Ethereum modifiziert oder erweitert werden müsste, um die Rolle des ZK-Nachweises zu integrieren.

Und es muss ein faires Anreizmodell entwickelt werden, um sowohl die Anreizwirkung von PoS nicht zu schwächen als auch die Anwendung der ZK-Technologie zu fördern.

4、Wird ZK Mining eine neue positive Externalität einführen?

Nach dem Übergang von PoW zu PoS bei Ethereum ist das am meisten kritisierte Problem, dass keine Externalität in dieses ‘geschlossene’ Wirtschaftssystem eingeführt wurde.

PoW ist mit Externalitäten verbunden und erfordert Energie und Hardware, um die wirtschaftlichen Aktivitäten der Blockkette auf die Außenwelt auszudehnen und die reale Welt zu beeinflussen.

Im PoS-System hängt die Berechtigung zur Überprüfung von Blöcken hauptsächlich von der Anzahl der gehaltenen Tokens (Staken’) ab, wodurch wirtschaftliche Aktivitäten stärker auf Staken’ und den internen Handel im Netzwerk konzentriert sind, anstatt wie bei PoW die breite Produktion von Mining Rig, den Strommarkt und andere externe Branchen einzubeziehen.

ZK-Beschleunigungshardware benötigt wie PoW-Mining-Rigs spezielle Hardware, aber das Problem des „ineffizienten Energieverbrauchs“ wird reduziert, da PoW darin besteht, mathematische Probleme zur Wettbewerbsgewinnung von Blockrechten zu lösen, während ZK-Mining darin besteht, gültige Beweise zur Überprüfung von Transaktionen zu generieren, ohne dass verschiedene Knoten redundant ineffiziente Arbeit leisten müssen.

5. AI und ZK teilen sich die Rechenleistung

Des Weiteren wird es einen ZK Rechenleistung Markt geben, der sogar die gemeinsame Nutzung von AI Rechenleistung und ZK Rechenleistung ermöglichen kann.

Auf dem Markt könnte eine integrierte Plattform für umfassende Rechenleistungen auftauchen, die die Berechnungsanforderungen für KI- und ZK-Aufgaben unterstützt.

Benutzer können auf derselben Plattform sowohl AI-Aufgaben mit hohem Leistungsbedarf als auch ZK-Proof-generierende Aufgaben verarbeiten.

Auf Protokollebene kann auch integriert werden: Erstellung von Smart Contracts oder Protokollen, so dass auch KI-Rechenleistungsanbieter an der Generierung von ZK-Beweisen teilnehmen oder die ZK-Technologie nutzen können, um die Ergebnisse der KI-Berechnung zu überprüfen.

Die Rechenleistung kann auch dynamisch zugewiesen werden: Die Zuweisung der Rechenleistungsressourcen erfolgt dynamisch entsprechend den Anforderungen der Aufgaben. Zum Beispiel können diese Ressourcen zur Generierung von ZK-Beweisen verwendet werden, wenn der Bedarf an KI-Aufgaben gering ist, und umgekehrt.

6. ZK - Der führende Akteur bei hardwarebeschleunigter Technologie

Derzeit ist Cysic das führende Projekt im ZK-Hardware-Beschleunigungsrennen.

Cysic专注于设计和生产Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis（ASIC）、现场Programmierbarkeit门阵列（FPGA）以及GPU加速解决方案，以加速ZKP的生成过程。

Cysic hat zwei Hardwareprodukte entworfen:

ZK Air: Leichtes ZK-Gerät, das in der Größe einem Laptop-Netzteil ähnelt, mit einer Rechenleistung, die der von 10 RTX 4090 GPU entspricht und sich für den persönlichen Gebrauch eignet.

ZK Pro: leistungsfähigere Geräte, die eine Leistung bieten, die der von 50 RTX 4090 Grafikkarten entspricht, die für große ZK-Projekte wie zkRollup und zkML entwickelt wurden.

Neben der Hardware bietet Cysic auch eine falle CUDA-Bibliothek, die verschiedene ZKP-Systeme wie Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark usw. unterstützt. Diese Bibliotheken können die Leistung erheblich verbessern und mindestens 50% im Vergleich zum Open-Source-Framework steigern.

Gleichzeitig verfügt Cysic über ein Ökosystem, das Cysic Network, das hauptsächlich dazu dient, die Gemeinschaftsrechenressourcen zu integrieren und zu verwalten, ZK Projektpartei, Rechenleistungsbereitsteller und Gemeinschaftsprüfer zu verbinden und ein zuverlässiges Rechenleistungsnetzwerk zu bilden.

Einfach ausgedrückt ist Cysic Network ein ZK Mining Pool und eine SaaS-Plattform.

Derzeit arbeitet Cysic bereits mit mehreren zkRollup-Projekten zusammen und zeigt die Nützlichkeit und Marktnachfrage seines Produkts.

Neben Cysic gibt es noch ein sehr markantes Projekt: Scroll

Unerwartet ist Scroll, der für seine ‘Verrat und Isolation’ und ‘berüchtigten’ Ruf bekannt ist, führend in der ZK-Hardwarebeschleunigung.

Im Vergleich zu anderen ZK Rollup-Projekten geht Scroll einen anderen Weg, indem es von der Hardware ausgeht und durch die Entwicklung spezieller ZK-Beschleunigungshardware GUP einen eigenen Wettbewerbsvorteil schafft. Dies ist auch die größte differenzierende Wettbewerbsstärke von Scroll.

Bei genauer Betrachtung ist Scroll tatsächlich ein ziemlich Hardcore-Projekt.

Aber Scroll und Cysic haben unterschiedliche Positionierungen: Für Scroll ist die Hardwarebeschleunigung Teil seiner Layer2-Gesamtlösung, während sich Cysic darauf konzentriert, Hardwarebeschleunigungsdienste für das gesamte ZKP-Ökosystem bereitzustellen.

7. Zusammenfassung

Abschließend, zusammenfassend die Inhalte dieses Artikels:

ETH坊正在 ZK 化：ETH坊通过引入Zero Knowledge Proof (Null-Wissens-Beweis)（ZK）技术来实现扩容和提高隐私性，已经在共识层和Daten-Layer应用了 ZK 技术，以提升网络性能。

ZK benötigt Hardware-Beschleunigung: Da die Erzeugung von Zero Knowledge Proof (Null-Wissens-Beweis) viel Rechenleistung erfordert, wird die Hardware-Beschleunigung (wie ASIC, FPGA) als notwendiges Mittel zur Effizienzsteigerung angesehen.

Die Kombination von PoS und ZK Mining: Es wird ein neues Wirtschaftsmodell vorgeschlagen, bei dem ZK Mining als Erweiterung von PoS dient und die Staker zusätzliche Belohnungen durch Bereitstellung von ZK-Berechnungsleistung erhalten, wodurch ein Modell entsteht, in dem PoS und PoW nebeneinander existieren.

ZK Mining führt eine neue positive externe Wirkung ein: Im Vergleich zum PoW kann ZK Mining den unnötigen Energieverbrauch verringern, erfordert jedoch immer noch spezielle Hardware und bietet Anreize für die Produktion von Hardware und technische Innovationen.

AI und ZK Rechenleistung gemeinsam nutzen: AI und ZK Berechnungsaufgaben können möglicherweise Hardware-Ressourcen gemeinsam nutzen, um einen umfassenden Berechnungsdienstemarkt zu bilden.

Marktführende Projekte: Cysic und Scroll sind führend auf dem Gebiet der ZK-Hardwarebeschleunigung, wobei sich erstere auf die Bereitstellung von Hardware für das ZK-Ökosystem konzentriert, während letztere dies als Teil der Layer2-Lösung betrachtet.

Schließlich hat die ZK-Hardwarebeschleunigungsspur erste Anzeichen gezeigt. Mit der weiteren ZK-Transformation von Ethereum wird die ZK-Hardwarebeschleunigung noch wichtiger und kann sogar das Wirtschaftsmodell von Ethereum Umgekehrt verändern. Es lohnt sich, dieser Spur weiterhin zu folgen.