ZK硬件加速：Cysic的终极野心

近期,ZK技术在Web3领域备受关注。Vitalik在香港区块峰会上再次强调了ZK-SNARKs在以太坊扩容中的重要性,并看好ASIC芯片对ZK加速的潜力。实际上,早在2022年顶级VC就已表达了对ZK硬件加速的重视,Paradigm甚至预言ZK矿工收入可能比肩比特币或以太坊矿工。

随着Scroll等ZK Rollup项目的火热,硬件加速成为市场热点。业内普遍认为,基于ZK的巨大需求,ZK矿池及实时ZKP生成的SaaS模式可能开辟新的产业链,有实力的ZK硬件厂商有望成为下一个比特大陆。

在诸多ZK加速项目中,Cysic备受瞩目。该团队曾获ZPrize重要奖项,并获得Polychain等顶级VC近2000万美元融资。随着Cysic测试网即将上线,市场讨论愈发热烈。本文将简要介绍Cysic的产品原理与业务模式,并对ZK硬件加速进行科普。

ZK证明系统工作流程

ZK证明系统虽然复杂,但可从职能和工作流程角度简单理解:

1. 通过前端提交待证明内容,系统进行格式转换
2. 利用特定证明系统(如Halo2、Plonk)生成ZK Proof
3. 具体步骤包括问题设置、算术化与CSP、编译为ZKP程序等

值得注意的是,目前区块链广泛使用的主要是zk-SNARK,ZK Rollup多利用了其简洁性而非零知识性。SNARK的特点是Prover生成证明成本高,但Verifier验证成本低,这种不对称性有利于去中心化验证,以太坊二层正是基于此思路。

然而,将验证成本转嫁到ZK生成端并非完美解决方案。对ZK Rollup项目而言,高昂的ZKP生成成本最终会影响用户体验和手续费。因此,降低ZKP生成成本成为当务之急,这也是Cysic等ZK加速项目的切入点。

ZKP生成的主要开销

ZKP生成过程中,最耗费计算资源的是MSM(Multi-Scalar Multiplication)和NTT(Number Theoretic Transform)。这两项任务占证明生成时间的80-95%。

MSM主要处理椭圆曲线上的多标量乘法,NTT则是在有限域上的FFT。不同方案组合会带来不同的FFT/MSM负载比例。例如Stark使用基于哈希的FRI承诺,完全没有MSM计算。

优化MSM和NTT效率的最简单方法是彻底消除这些操作。一些新算法如Hyperplonk修改了Plonk,消除了NTT操作。STARK算法不需要MSM,但引入了大量哈希计算。

ZK硬件加速与Cysic的发展战略

尽管软件和算法优化很重要,但存在局限性。要充分提升ZKP生成效率,必须使用硬件加速。目前可用于ZK加速的硬件包括GPU、FPGA和ASIC,各有优劣。

Cysic致力于成为ZK硬件加速的终极解决方案,其分步战略为:

1. 基于GPU开发SDK,为ZK应用提供解决方案并整合GPU资源
2. 利用FPGA实现快速定制化ZK硬件加速
3. 自主研发基于ASIC的ZK Depin硬件
4. 构建Cysic Network,整合所有算力资源,为ZK行业提供算力与验证解决方案

Cysic Network:ZK矿池与SaaS平台

Cysic Network计划不仅集成自有算力,还将通过挖矿激励吸收第三方算力资源。其工作流程包括:

1. 项目方提交证明任务给Agent
2. Prover接受任务并生成ZK证明
3. 验证者委员会检查证明有效性并投票

Cysic Network搭建了专属公链,采用Proof of Compute (PoC)共识算法。

GPU、FPGA和ASIC方案

在GPU加速方面,Cysic基于自研CUDA SDK适配各种新型ZK证明系统,其GPU算力网络已链接数十万张顶级显卡。Cysic CUDA SDK比最新开源框架提速50%-80%以上。

FPGA方面,Cysic完成了全球最快的MSM、NTT、Poseidon Merkle tree等模块实现。其SolarMSM和SolarNTT在2^30规模计算中分别达到0.195秒和0.218秒,性能最佳。

ASIC领域,Cysic已布局并推出两款ZK DePIN产品:ZK Air和ZK Pro。ZK Air适合普通用户,可连接笔记本等设备提供算力支持。ZK Pro类似传统矿机,算力媲美多块顶级GPU服务器,适用于大型ZK项目。

通过这些布局,Cysic旨在构建稳定可靠的ZK-DePIN网络,为C端用户提供低门槛参与机会,推动ZK计算市场再次爆发。