15 сентября завершился долгожданный переход Ethereum на PoS. В это время майнеры PoW, которые годами вкладывали вычислительную мощность в развитие Ethereum, также остались не у дел.
Согласно данным whattomine, 14 сентября вычислительная мощность всей сети Ethereum по-прежнему составляла 840 Th/s, и накануне слияния более миллиона майнинговых установок, в большинстве из которых используются видеокарты (GPU), все еще активно работали. Хотя эти майнинговые машины больше не могут добывать Ethereum, это не означает их уход из индустрии. Помимо продажи оборудования существует несколько возможных путей выхода из ситуации, в том числе:
• Переключение на другие проекты публичной цепочки, поддерживающие майнинг на видеокартах, например ETC.
• Участие в других протоколах Web 3 для обеспечения вычислительной мощности.
• Переквалифицирование в операторов центров обработки данных
• ZK-майнинг
Решение ZK-майнинга, которое долго оставалось на периферии, постепенно привлекает внимание людей. ZK-майнинг относится к методу, в котором машины вычисляют доказательства с нулевым разглашением, предоставляя вычислительную мощность на основе алгоритма доказательства с нулевым разглашением (ZKP). Согласно статье «Hardware Acceleration for Zero Knowledge Proofs», опубликованной порталом Paradigm в этом году, перспективность ZK-майнинга оценивается сейчас очень высоко, а возможности для ZK-майнеров могут быть такими же, как на рынке майнинга Proof of Work. Существует несколько сценариев ZK-майнинга, включая децентрализованное хранение, публичные сети 1 уровня и масштабирование 2 уровня. В данной статье мы перечислим эти сценарии, включая основные принципы и последнюю информацию репрезентативных проектов.
Децентрализованное хранилище — Filecoin
Filecoin объявила о внедрении решений для видеокарт для вычисления доказательств с нулевым разглашением еще на этапе тестовой сети в 2019 году и использует протокол zk-SNARK в основной сети с 2021 года. Команда Protocol Labs даже запустила исследовательский сайт, посвященный этой технологии, под названием zk-SNARKs for the World, с обзором проделанной работы для реализации ZK-криптографии в сети Filecoin. Они заявляют, что Filecoin на настоящий момент является одной из крупнейших сетей, в которых развернута технология zk-SNARK. Filecoin генерирует от 6 до 7 миллионов zk-доказательств в день, в основном используя графические процессоры для параллельной генерации доказательств.
Как алгоритм доказательства репликации (Proof of Replication — PoRep), так и алгоритм доказательства пространства-времени (Proof of Spacetime — PoSt) в механизме доказательства хранения (Proof of Storage) в Filecoin используют zk-SNARK для сжатия. Майнеры-хранители запускают PoRep при первой торговле хранилищем, предоставляя доказательства, что они хранят физически уникальную копию данных, и каждое ончейн доказательство PoRep включает 10 отдельных доказательств SNARK. Для сравнения, PoSt запускается многократно, чтобы доказать, что они продолжают предоставлять место для хранения одних и тех же данных в течение определенного периода времени, и на заключительном этапе PoSt эти доказательства сжимаются в одно доказательство zk-SNARK.
Источник: https://research.protocol.ai/
Хотя процесс создания zk-SNARKs для Filecoin требует больших вычислительных затрат, это эффективно экономит расходы, связанные с хранением блоков и пропускной способностью сети. По сравнению с оригинальными доказательствами, zk-SNARKs имеют небольшой размер, что позволяет эффективно хранить их в блокчейне. Например, доказательство, которое в цепочке Filecoin занимало бы сотни КБ, с помощью zk-SNARKs можно сжать всего до 192 байт. С помощью zk-SNARKs каждое доказательство может иметь небольшой объем и оставаться действительным, что минимизирует нагрузку на каждый узел сети Filecoin, позволяет избежать использования большой пропускной способности сети и позволяет валидаторам быстро и дешево завершить процесс проверки.
В апреле 2022 года команда анонсировала Lurk, язык программирования для рекурсивных zk-SNARKs (recursive zk-SNARKs), который различными способами поддерживает разработку протокола Filecoin. Например, интеграция Lurk с виртуальной машиной Filecoin (FVM) позволяет сети Filecoin выполнять смарт-контракты, которые можно подтвердить с помощью zk-SNARKs.
Нетрудно догадаться, что zk-SNARKs будут играть более важную роль в сети Filecoin. Как говорятся в блоге проекта: «Нулевое разглашение уже давно является частью сети Filecoin, и оно будет оставаться жизненно важной частью будущей эволюции сети. Поскольку объем данных, которые хранятся, обслуживаются, а также к которым обеспечивается доступ в сети Filecoin, постоянно растет, экосистема должна продолжать предоставлять эффективные, экономичные и безопасные решения для верификации. Нулевое разглашение является переломным моментов для сети Filecoin, сокращая размер сложных процессов проверки до доли их исходного объема без ущерба для безопасности, надежности или доверия.»
Публичная сеть 1 уровня — Aleo
Aleo позиционируется как публичная сеть 1 уровня с повышенной конфиденциальностью, поддерживающая смарт-контракты. Благодаря zkCloud, независимой среде выполнения без доверия, она разделяет исполнение программ и поддержание состояния в традиционных блокчейнах и повышает пропускную способность транзакций, удовлетворяя требованиям конфиденциальности и программируемости блокчейна. Валидаторы сети отвечают за проверку и генерацию блоков, а пруверы (proverы) вне сети — за вычисления. Такая система стимулирует валидаторов к активной работе по созданию блоков, а пруверов — к предоставлению возможностей доказательства для экосистемы Aleo. Поскольку транзакции Aleo обрабатываются вне цепочки, узлы сети не выполняют вычислений и отвечают только за проверку, что позволяет Aleo поддерживать большие объемы транзакций. В некотором смысле конструкцию Aleo можно сравнить с интеграцией Ethereum и zkRollup. Чтобы применить схему конфиденциальности к любому приложению, Aleo предоставляет соответствующую инфраструктуру и инструменты для написания ZK-приложений. Помимо конкретного ZK-решения Zexe, она также включает язык программирования Leo для написания ZK-приложений, инструмент IDE — Aleo Studio, Aleo Package Manager и многое другое.
В августе 2022 года Aleo запустила Testnet 3 и анонсировала AleoBFT, модель консенсуса с гибридной архитектурой, которая сочетает в себе мгновенную завершаемость новых блоков от валидаторов с вычислительной мощностью пруверов. В рамках модели консенсуса этой гибридной архитектуры прувер должен решить в сети основные компоненты доказательств с нулевым разглашение, а именно мультискалярное умножение (Multi-scalar Multiplication — MSM) и быстрое преобразование Фурье (Fast Fourier Transform — FFT), и сгенерировать доказательство выполнения краткой работы (Proof of Succinct Work — PoSW) для предоставления их стейкерам PoS в обмен на часть вознаграждения в каждом блоке, что в некоторой степени напоминает отношения между уровнем исполнения и уровнем консенсуса после обновления Ethereum PoS. PoSW — это уникальный протокол консенсуса Aleo, который является вариантом алгоритма Bitcoin PoW, основанного на SNARK. Ключевое отличие заключается в том, что в основе вычислений лежит не произвольная хэш-функция, а доказательство с нулевым разглашением. Вознаграждение, которое может получить прувер, зависит от скорости генерации доказательств. Чем больше доказательств с нулевым разглашением в секунду может генерировать прувер, тем большее вознаграждение он может получить.
Будучи открытой платформой, Aleo привлекла более 10000 узлов в Testnet 2, генерируя до 20000 доказательств в секунду. В Aleo Testnet 3 проект поощряет разработчиков к созданию более быстрых программ доказательства с открытым исходным кодом для видеокарт, поэтому видеокарты будут играть более важную роль.
Масштабирование 2 уровня — Scroll
Scroll – это эквивалентный EVM zkRollup, созданный для масштабирования сети Ethereum. Scroll совместим с EVM для поддержки генерации доказательства с нулевым разглашением, а смарт-контракты Ethereum могут быть развернуты и запущены напрямую без изменений. В технической архитектуре Scroll тремя основными компонентами являются Scroll нода, сеть Roller и Rollup/Bridge контракты. Среди них Rollup/Bridge контракты развернуты на Ethereum и Scroll для проверки доказательств достоверности zkEVM, обеспечения доступности данных для транзакций Scroll и предоставления пользователям возможности перемещать активы между Ethereum и Scroll. Роллеры (Rollers) в сети Roller выступают в качестве пруверов в сети для генерации доказательств достоверности zkEVM и отправки их в сеть Roller. Координатор (Coordinator) выступает в роли координатора, распределяя задачи в сети Roller и передавая информацию о транзакциях и доказательства обратно из сети Roller Rollup контракту в Ethereum.
Согласно принципу работы zkRollup, секвенсер (Sequencer) отвечает за сбор транзакций, их сортировку, упаковку и размещение в Ethereum, а затем прувер (Prover) генерирует доказательства для данных транзакций. Эти транзакции окончательно подтверждаются только после предоставления и проверки доказательств. Нынешние основные zkRollups, такие как zkSync и StarkWare и их секвенсеры и пруверы, централизованы, то есть находятся в руках проекта. Важное различие между Scroll и другими zkRollup заключается в том, что первый надеется создать рынок доказательств через децентрализованную сеть, то есть роллер в сети Roller может быть передан на аутсорсинг майнерам, которые предоставляют оборудование, включающее видеокарты, FPGA и ASIC. В контексте рыночной конкуренции децентрализованный рынок вычислительных мощностей, скорее всего, даст начало таким вещам, как майнинговые пулы Bitcoin или Ethereum, а способные разработчики/ майнинговые пулы будут оптимизировать различные алгоритмы для повышения эффективности генерации доказательств и снижения затрат с целью получения большего вознаграждения. Обычные майнеры могут напрямую подключиться к таким майнинговым пулам и получать вознаграждение в зависимости от вложенной ими вычислительной мощности.
В настоящее время Scroll все еще находится на стадии тестовой сети, но он уже привлек большое внимание рынка. Команда Scroll также сотрудничала с командой Privacy & Scaling Explorations в Ethereum Foundation для изучения этой области.
Потенциальный масштаб ZK-майнинга
Здесь мы приводим предварительный анализ возможных решений для майнеров сети Ethereum, а также приблизительный подсчет объема вычислительной мощности Ethereum, который может привлечь каждый подход, включая потенциальный масштаб ZK-майнинга.
Будучи оригинальной цепочкой Ethereum, ETC может без проблем поддерживать машины для майнинга ETH. Однако 14 сентября вычислительная мощность ETC составляла менее 10% от ETH. После слияния Ethereum вычислительная мощность ETC превысила 300T, но параллельного роста цены ETC не наблюдалось. Прибыль майнеров от добычи резко упала, вслед за этим вычислительная мощность также начала снижаться. Даже с учетом других проектов с поддержкой видеокарт и появления форков ETH объем новой вычислительной мощности, которую они могут поглотить, весьма ограничен.
Число проектов, требующих вычислительные мощности видеокарт, постоянно растет, например, Livepeer Network (децентрализованная сеть сервисов потокового видео, предоставляющая услуги транскодирования видео), Render Network (децентрализованный поставщик решений для рендеринга на видеокартах) и Akash (платформа облачных вычислений на видеокартах), однако спрос на вычислительные мощности не демонстрирует бурный рост. Вероятно, приток крупных вычислительных мощностей видеокарт от машин для майнинга Ethereum вызовет переизбыток предложений.
Что касается ZK-майнинга, то среди перечисленных децентрализованных хранилищ, публичной цепочки 1 уровня и масштабирования 2 уровня, Filecoin, наиболее вероятно, поглотит мощности видеокарт и других майнеров. Однако для майнинга Filecoin требуются не только видеокарты, но и другое оборудование, например серверы хранения данных. Чтобы майнеры Ethereum переключились с Ethereum на майнинг Filecoin, им необходимо инвестировать в дополнительное оборудование для соответствующего аппаратного обеспечения и архитектуры. Хотя ZK-майнинг имеет большой потенциал в публичной сети 1 уровня и масштабировании 2 уровня, соответствующие проекты все еще находятся на стадии тестирования, и многие из них недоступны для майнеров на видеокартах. Другими словами, доказательства с нулевым разглашением в основном генерируются сервером, контролируемым командой проекта. Среди проектов, доступных для участия с видеокартами, Aleo все еще находится на ранней стадии, и вознаграждения за майнинг в тестовой сети пока не могут выводиться, что скорее является альтернативной формой ранних инвестиций. Scroll также находится на стадии тестирования, поэтому деятельность по тестированию/майнингу наград еще не была запущена.
Таким образом, в течение определенного периода времени после слияния Ethereum большинство майнинговых установок для эфира, скорее всего, будут простаивать или будут выставлены на продажу. Согласно данным сайта Tom's Hardware, цены на видеокарты продолжали падать в течение последних шести месяцев, что отражает давление продаж на вторичном рынке со стороны майнеров эфира. Недавно финансовый директор Nvidia также заявил, что цены на видеокарты почти упали до обычного уровня, положив конец буму, который когда-то привел к дефициту графических процессоров из-за майнинга.
Однако считается, что с развитием ZK-технологии крупные проекты, связанные с ZK, будут запускаться один за другим, а вычислительная мощность, необходимая для ZK, будет стремительно расти. Как отмечает Виталик Бутерин в своем блоге, «ZK-EVMs первого типа — это то, что нам нужно в конечном итоге, чтобы сделать 1 уровень сети Ethereum более масштабируемым сам по себе», и считается, что ZK-EVM, эквивалент Ethereum, требует достаточно большой вычислительной мощности для вычисления доказательств с нулевым разглашением. Возможно, однажды машины для майнинга эфира вернутся, с той лишь разницей, что они будут генерировать уже не случайные числа, а доказательства с нулевым разглашением.
Ссылки:
Hardware Acceleration for Zero Knowledge Proofs, https://www.paradigm.xyz/2022/04/zk-hardware
Zero Knowledge and the Filecoin Network, https://filecoin.io/blog/posts/zero-knowledge-and-the-filecoin-network/
Introducing Lurk: A programming language for recursive zk-SNARKs, https://filecoin.io/blog/posts/introducing-lurk-a-programming-language-for-recursive-zk-snarks/
The Future of Zero Knowledge with Aleo, https://www.aleo.org/post/the-future-of-zero-knowledge-with-aleo
Announcing Aleo Testnet 3, https://www.aleo.org/post/announcing-testnet-3
An overview of Scroll's architecture, https://scroll.mirror.xyz/nDAbJbSIJdQIWqp9kn8J0MVS4s6pYBwHmK7keidQs-k
The different types of ZK-EVMs, https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html
Популярные