Accélération matérielle ZK : l'ambition ultime de Cysic

Récemment, la technologie ZK a suscité beaucoup d'attention dans le domaine du Web3. Vitalik a de nouveau souligné l'importance des ZK-SNARKs dans l'extension d'Ethereum lors du sommet blockchain de Hong Kong, et il est optimiste quant au potentiel des puces ASIC pour l'accélération ZK. En réalité, dès 2022, les principaux VC avaient déjà exprimé leur intérêt pour l'accélération matérielle ZK, et Paradigm a même prédit que les revenus des mineurs ZK pourraient rivaliser avec ceux des mineurs de Bitcoin ou d'Ethereum.

Avec la popularité croissante de projets comme Scroll et les ZK Rollups, l'accélération matérielle est devenue un sujet brûlant sur le marché. L'industrie s'accorde à dire qu'en raison de la forte demande pour les ZK, les pools miniers ZK et le modèle SaaS de génération en temps réel de ZKP pourraient ouvrir de nouvelles chaînes de production, et les fabricants de matériel ZK solides pourraient devenir le prochain Bitmain.

Parmi de nombreux projets d'accélération ZK, Cysic se distingue. L'équipe a remporté un prix important de ZPrize et a obtenu près de 20 millions de dollars de financement de la part de grands VC tels que Polychain. Avec le lancement imminent du réseau de test de Cysic, les discussions sur le marché deviennent de plus en plus animées. Cet article présentera brièvement les principes de produit et le modèle commercial de Cysic, et fera une vulgarisation sur l'accélération matérielle ZK.

Workflow du système de preuve ZK

Le système de preuve ZK, bien que complexe, peut être compris simplement du point de vue de ses fonctions et de son flux de travail :

1. Soumettre le contenu à prouver via le front-end, le système effectue une conversion de format.
2. Utiliser des systèmes de preuve spécifiques ( tels que Halo2, Plonk ) pour générer des ZK Proof
3. Les étapes spécifiques comprennent la définition du problème, l'arithmétisation et le CSP, la compilation en programme ZKP, etc.

Il est à noter qu'actuellement, les principaux usages de la blockchain sont largement basés sur zk-SNARK, et ZK Rollup tire principalement parti de sa simplicité plutôt que de sa propriété de connaissance nulle. La caractéristique des SNARK est que le coût de génération des preuves par le Prover est élevé, mais le coût de vérification par le Verifier est bas. Cette asymétrie favorise la vérification décentralisée, et la couche 2 d'Ethereum repose précisément sur cette idée.

Cependant, transférer le coût de vérification au côté de génération ZK n'est pas une solution parfaite. Pour les projets ZK Rollup, le coût élevé de génération de ZKP finira par affecter l'expérience utilisateur et les frais de transaction. Par conséquent, réduire le coût de génération de ZKP devient une priorité, ce qui est également le point d'entrée de projets d'accélération ZK comme Cysic.

Coûts principaux générés par ZKP

Dans le processus de génération de ZKP, les tâches les plus gourmandes en ressources de calcul sont la MSM(Multiplication scalaire multiple) et la NTT(Transformation théorique des nombres). Ces deux tâches représentent 80 à 95 % du temps de génération de preuve.

MSM traite principalement la multiplication scalaire multiple sur les courbes elliptiques, tandis que NTT est la FFT sur des corps finis. Différentes combinaisons de schémas peuvent entraîner différents ratios de charge FFT/MSM. Par exemple, Stark utilise un engagement FRI basé sur un hachage, sans aucun calcul MSM.

La façon la plus simple d'optimiser l'efficacité de MSM et NTT est d'éliminer complètement ces opérations. Certains nouveaux algorithmes comme Hyperplonk modifient Plonk et éliminent les opérations NTT. L'algorithme STARK n'a pas besoin de MSM, mais introduit un grand nombre de calculs de hachage.

Accélération matérielle ZK et stratégie de développement de Cysic

Bien que l'optimisation des logiciels et des algorithmes soit importante, il existe des limites. Pour améliorer pleinement l'efficacité de la génération de ZKP, il est nécessaire d'utiliser l'accélération matérielle. Les matériels pouvant être utilisés pour l'accélération ZK incluent les GPU, les FPGA et les ASIC, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients.

Cysic s'engage à devenir la solution ultime pour l'accélération matérielle ZK, sa stratégie par étapes est :

1. SDK développé sur GPU, fournissant des solutions pour les applications ZK et intégrant les ressources GPU
2. Utiliser FPGA pour réaliser un accélérateur matériel ZK personnalisé rapide
3. Développement autonome de matériel ZK Depin basé sur ASIC
4. Construire le Cysic Network, intégrer toutes les ressources de calcul, fournir des solutions de calcul et de validation pour l'industrie ZK.

Cysic Network : ZK Pool et plateforme SaaS

Le plan de Cysic Network intègre non seulement sa propre puissance de calcul, mais absorbera également des ressources de puissance de calcul tierces grâce à des incitations à l'extraction. Son flux de travail comprend :

1. L'équipe du projet soumet une tâche de preuve à l'Agent
2. Le Prover accepte la tâche et génère une preuve ZK
3. Le comité des validateurs vérifie la validité des preuves et vote

Cysic Network a construit une blockchain dédiée, utilisant l'algorithme de consensus Proof of Compute (PoC).

Solutions GPU, FPGA et ASIC

En matière d'accélération GPU, Cysic adapte divers nouveaux systèmes de preuve ZK sur la base de son SDK CUDA auto-développé, son réseau de puissance de calcul GPU étant connecté à des centaines de milliers de cartes graphiques haut de gamme. Le SDK CUDA de Cysic est 50% à 80% plus rapide que les derniers frameworks open source.

Dans le domaine des FPGA, Cysic a réalisé les modules les plus rapides au monde tels que MSM, NTT et l'arbre de Merkle Poseidon. Son SolarMSM et SolarNTT ont atteint respectivement 0,195 seconde et 0,218 seconde dans des calculs à l'échelle de 2^30, offrant ainsi les meilleures performances.

Dans le domaine des ASIC, Cysic a déjà établi et lancé deux produits ZK DePIN : ZK Air et ZK Pro. ZK Air est adapté aux utilisateurs ordinaires et peut se connecter à des appareils tels que des ordinateurs portables pour fournir un support de puissance de calcul. ZK Pro est similaire aux mineurs traditionnels, avec une puissance de calcul comparable à celle de plusieurs serveurs GPU de pointe, et est destiné aux grands projets ZK.

Grâce à ces configurations, Cysic vise à construire un réseau ZK-DePIN stable et fiable, offrant aux utilisateurs finaux des opportunités de participation à faible seuil, et stimulant une nouvelle explosion du marché de l'informatique ZK.