ZK硬件加速：Cysic的終極野心

近期,ZK技術在Web3領域備受關注。Vitalik在香港區塊峯會上再次強調了ZK-SNARKs在以太坊擴容中的重要性,並看好ASIC芯片對ZK加速的潛力。實際上,早在2022年頂級VC就已表達了對ZK硬件加速的重視,Paradigm甚至預言ZK礦工收入可能比肩比特幣或以太坊礦工。

隨着Scroll等ZK Rollup項目的火熱,硬件加速成爲市場熱點。業內普遍認爲,基於ZK的巨大需求,ZK礦池及實時ZKP生成的SaaS模式可能開闢新的產業鏈,有實力的ZK硬件廠商有望成爲下一個比特大陸。

在諸多ZK加速項目中,Cysic備受矚目。該團隊曾獲ZPrize重要獎項,並獲得Polychain等頂級VC近2000萬美元融資。隨着Cysic測試網即將上線,市場討論愈發熱烈。本文將簡要介紹Cysic的產品原理與業務模式,並對ZK硬件加速進行科普。

ZK證明系統工作流程

ZK證明系統雖然復雜,但可從職能和工作流程角度簡單理解:

1. 通過前端提交待證明內容,系統進行格式轉換
2. 利用特定證明系統(如Halo2、Plonk)生成ZK Proof
3. 具體步驟包括問題設置、算術化與CSP、編譯爲ZKP程序等

值得注意的是,目前區塊鏈廣泛使用的主要是zk-SNARK,ZK Rollup多利用了其簡潔性而非零知識性。SNARK的特點是Prover生成證明成本高,但Verifier驗證成本低,這種不對稱性有利於去中心化驗證,以太坊二層正是基於此思路。

然而,將驗證成本轉嫁到ZK生成端並非完美解決方案。對ZK Rollup項目而言,高昂的ZKP生成成本最終會影響用戶體驗和手續費。因此,降低ZKP生成成本成爲當務之急,這也是Cysic等ZK加速項目的切入點。

ZKP生成的主要開銷

ZKP生成過程中,最耗費計算資源的是MSM(Multi-Scalar Multiplication)和NTT(Number Theoretic Transform)。這兩項任務佔證明生成時間的80-95%。

MSM主要處理橢圓曲線上的多標量乘法,NTT則是在有限域上的FFT。不同方案組合會帶來不同的FFT/MSM負載比例。例如Stark使用基於哈希的FRI承諾,完全沒有MSM計算。

優化MSM和NTT效率的最簡單方法是徹底消除這些操作。一些新算法如Hyperplonk修改了Plonk,消除了NTT操作。STARK算法不需要MSM,但引入了大量哈希計算。

ZK硬件加速與Cysic的發展戰略

盡管軟件和算法優化很重要,但存在局限性。要充分提升ZKP生成效率,必須使用硬件加速。目前可用於ZK加速的硬件包括GPU、FPGA和ASIC,各有優劣。

Cysic致力於成爲ZK硬件加速的終極解決方案,其分步戰略爲:

1. 基於GPU開發SDK,爲ZK應用提供解決方案並整合GPU資源
2. 利用FPGA實現快速定制化ZK硬件加速
3. 自主研發基於ASIC的ZK Depin硬件
4. 構建Cysic Network,整合所有算力資源,爲ZK行業提供算力與驗證解決方案

Cysic Network:ZK礦池與SaaS平台

Cysic Network計劃不僅集成自有算力,還將通過挖礦激勵吸收第三方算力資源。其工作流程包括:

1. 項目方提交證明任務給Agent
2. Prover接受任務並生成ZK證明
3. 驗證者委員會檢查證明有效性並投票

Cysic Network搭建了專屬公鏈,採用Proof of Compute (PoC)共識算法。

GPU、FPGA和ASIC方案

在GPU加速方面,Cysic基於自研CUDA SDK適配各種新型ZK證明系統,其GPU算力網路已連結數十萬張頂級顯卡。Cysic CUDA SDK比最新開源框架提速50%-80%以上。

FPGA方面,Cysic完成了全球最快的MSM、NTT、Poseidon Merkle tree等模塊實現。其SolarMSM和SolarNTT在2^30規模計算中分別達到0.195秒和0.218秒,性能最佳。

ASIC領域,Cysic已布局並推出兩款ZK DePIN產品:ZK Air和ZK Pro。ZK Air適合普通用戶,可連接筆記本等設備提供算力支持。ZK Pro類似傳統礦機,算力媲美多塊頂級GPU服務器,適用於大型ZK項目。

通過這些布局,Cysic旨在構建穩定可靠的ZK-DePIN網路,爲C端用戶提供低門檻參與機會,推動ZK計算市場再次爆發。