Аппаратное ускорение ZK: конечная амбиция Cysic

Недавно технологии ZK привлекли большое внимание в области Web3. Виталик на саммите по блокчейну в Гонконге снова подчеркнул важность ZK-SNARKs для масштабирования Ethereum и выразил оптимизм по поводу потенциала ASIC-микросхем для ускорения ZK. На самом деле, еще в 2022 году ведущие венчурные капитальные компании уже выразили интерес к аппаратному ускорению ZK, а Paradigm даже предсказал, что доходы ZK-майнеров могут сопоставляться с доходами майнеров Bitcoin или Ethereum.

С ростом популярности таких проектов, как Scroll и ZK Rollup, аппаратное ускорение становится горячей темой на рынке. В отрасли широко считается, что из-за огромного спроса на ZK, ZK-майнинг и SaaS-модель генерации ZKP в реальном времени могут открыть новые производственные цепочки, и сильные производители аппаратного обеспечения ZK могут стать следующими Bitmain.

Среди множества проектов по ускорению ZK, Cysic привлекает особое внимание. Эта команда ранее получила важные награды ZPrize и привлекла почти 20 миллионов долларов финансирования от ведущих венчурных компаний, таких как Polychain. С запуском тестовой сети Cysic на горизонте, обсуждения на рынке становятся все более активными. В этой статье будет кратко представлена принцип работы и бизнес-модель продуктов Cysic, а также будет проведен ликбез по аппаратному ускорению ZK.

Рабочий процесс системы ZK-доказательств

Хотя система ZK-доказательств сложна, её можно просто понять с точки зрения функций и рабочего процесса:

1. Подготовка содержимого для доказательства через интерфейс, система выполняет преобразование формата.
2. Использование определенной системы доказательств (, такой как Halo2, Plonk ) для генерации ZK Proof
3. Конкретные шаги включают в себя установку проблем, арифметизацию и CSP, компиляцию в программу ZKP и т.д.

Следует отметить, что в настоящее время в блокчейне в основном широко используются zk-SNARK, ZK Rollup в большей степени использует его простоту, а не нулевую знание. Характеристикой SNARK является то, что затраты на генерацию доказательства Prover высоки, но затраты на верификацию Verifier низки, такая асимметрия способствует децентрализованной верификации, именно на этой идее основан второй уровень Ethereum.

Тем не менее, передача затрат на верификацию на сторону генерации ZK не является идеальным решением. Для проектов ZK Rollup высокие затраты на генерацию ZKP в конечном итоге скажутся на пользовательском опыте и комиссиях. Поэтому снижение затрат на генерацию ZKP становится первоочередной задачей, и это также является точкой входа для таких проектов, как Cysic.

Основные затраты на генерацию ZKP

В процессе генерации ZKP наибольшее количество вычислительных ресурсов тратится на MSM(Multi-Scalar Multiplication) и NTT(Number Theoretic Transform). Эти две задачи занимают 80-95% времени генерации доказательства.

MSM в основном обрабатывает многоскалярное умножение на эллиптической кривой, тогда как NTT представляет собой FFT в конечном поле. Разные комбинации схем могут привести к различным соотношениям нагрузки FFT/MSM. Например, Stark использует основанное на хэшировании обещание FRI, полностью исключая вычисления MSM.

Самый простой способ оптимизировать эффективность MSM и NTT — полностью устранить эти операции. Некоторые новые алгоритмы, такие как Hyperplonk, модифицировали Plonk, устранив операции NTT. Алгоритм STARK не требует MSM, но вводит большое количество хэш-вычислений.

! [ZK Mining вот-вот поднимется?] Толкование Cysic](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-84a5edaec1ee0d76b68eede1f0f5565f.webp)

Аппаратное ускорение ZK и стратегия развития Cysic

Хотя оптимизация программного обеспечения и алгоритмов очень важна, существуют ограничения. Для того чтобы в полной мере повысить эффективность генерации ZKP, необходимо использовать аппаратное ускорение. В настоящее время доступное оборудование для ускорения ZK включает GPU, FPGA и ASIC, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Cysic стремится стать окончательным решением для аппаратного ускорения ZK, его поэтапная стратегия такова:

1. SDK, основанный на GPU, предоставляет решения для ZK-приложений и интегрирует ресурсы GPU.
2. Использование FPGA для быстрого кастомизированного аппаратного ускорения ZK
3. Самостоятельно разработанное оборудование ZK Depin на базе ASIC
4. Построение Cysic Network, интеграция всех вычислительных ресурсов, предоставление вычислительных и верификационных решений для ZK-индустрии.

! [ZK Mining вот-вот поднимется?] cysic](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ddbd536384b48fdcb5411e18551d1d65.webp)

Cysic Network: ZK-пул и SaaS-платформа

План Cysic Network не только интегрирует собственные вычислительные мощности, но и будет привлекать ресурсы вычислительных мощностей третьих сторон через стимулы для майнинга. Его рабочий процесс включает в себя:

1. Проектная сторона подает доказательство задания агенту
2. Prover принимает задание и генерирует ZK-доказательство
3. Комиссия по проверке валидаторов проверяет действительность доказательства и голосует

Cysic Network построила специализированную публичную цепочку, использующую алгоритм консенсуса Proof of Compute (PoC).

GPU, FPGA и ASIC решения

В области GPU-ускорения Cysic адаптировала различные новые системы доказательства ZK на основе собственной CUDA SDK, ее сеть вычислительной мощности GPU подключена к сотням тысяч высококлассных видеокарт. Cysic CUDA SDK обеспечивает ускорение на 50%-80% по сравнению с последними открытыми фреймворками.

В области FPGA компания Cysic завершила реализацию мировых самых быстрых модулей MSM, NTT и Merkle tree Poseidon. Их SolarMSM и SolarNTT достигли времени 0.195 секунды и 0.218 секунды соответственно при вычислениях масштаба 2^30, что является наилучшей производительностью.

В области ASIC компания Cysic уже разработала и выпустила два продукта ZK DePIN: ZK Air и ZK Pro. ZK Air подходит для обычных пользователей, может подключаться к ноутбукам и другим устройствам для предоставления вычислительной мощности. ZK Pro аналогичен традиционным майнинг-устройствам, его вычислительная мощность сравнима с несколькими высококлассными серверами GPU и подходит для крупных ZK проектов.

С помощью этих макетов Cysic стремится создать стабильную и надежную сеть ZK-DePIN, предоставляя конечным пользователям возможность участия с низким порогом, что вновь стимулирует рынок ZK-вычислений.

! [ZK Mining вот-вот поднимется?] Толкование Cysic](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-eaaa0c1cd7f92517fd2a843ec618afba.webp)

! [ZK Mining вот-вот поднимется?] Толкование Cysic](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-33a0ea8a9629ac6ee77dd75fe9f2ec1a.webp)