O algoritmo de submissão em duas etapas do ZKP fornece um mecanismo Prover descentralizado padrão para o ZK-Rollup.
Escrito por: Opside
##TL;DR
O algoritmo ZK-PoW proposto por Opside tem as seguintes vantagens:
Um mecanismo de precificação de poder de computação ZK orientado para o mercado, não só pode ser usado para expansão (ZK-Rollup), mas também pode ser aplicado a AI (ZKML) no futuro
Fornece uma enorme plataforma de poder de computação para a próxima explosão em larga escala do ZK-Rollup (especialmente zkEVM); ao mesmo tempo, também fornece um novo cenário de mineração para um grande número de mineradores ociosos
O algoritmo de envio de duas etapas do ZKP fornece um mecanismo Prover descentralizado padrão para ZK-Rollup
Mecanismo otimizado de cálculo e envio de ZKP, que aumenta a eficiência da geração de ZKP em 80%
Por que precisamos de um algoritmo PoW com poder de computação ZK?
Atualmente, existem vários ZK-Rollups em execução na rede principal Ethereum, incluindo a era Polygon zkEVM e zkSync. No entanto, de fato, a maioria dos projetos atuais do ZK-Rollup não implementou um provador descentralizado. Por exemplo, a rede principal beta do Polygon zkEVM depende de um agregador confiável para enviar ZKP, e a era zkSync é semelhante.
Quando o número de ZK-Rollups é pequeno, um provador centralizado é viável. No entanto, com a maturidade da tecnologia de expansão ZK, especialmente a implementação gradual da tecnologia zkEVM nos próximos um a dois anos, o número de ZK-Rollups dará início a um crescimento muito considerável. No caso de ZK-Rollup massivo, o provador centralizado também causará muitos problemas:
Em primeiro lugar, os provadores são caros e requerem equipamentos profissionais e salas de informática.Nem todo operador do ZK-Rollup tem a capacidade de manter um cluster de provador centralizado. Portanto, precisamos de mineradores profissionais para suportar a demanda de poder de computação do massivo ZK-Rollup no futuro.
Em segundo lugar, se houver apenas um provador, o tempo de inatividade de um único nó fará com que toda a transação ZK-Rollup não seja confirmada. Precisamos de um mecanismo Prover descentralizado para encorajar vários mineradores a participar do cálculo de um ZKP ao mesmo tempo e obter as recompensas correspondentes.
Finalmente, precisamos de um algoritmo de otimização ZKP padronizado para melhorar a eficiência geral do hardware.
Algoritmo ZK-PoW da Opside
Como uma cadeia pública altamente descentralizada, a Ethereum já está superlotada e a taxa de gás é extremamente cara. Muitos aplicativos Web3, especialmente derivativos financeiros, jogos, redes sociais, etc., precisam ser migrados para a camada 2 ou outras cadeias públicas. Na verdade, não é difícil simplesmente fornecer um ambiente de execução de alto desempenho e baixo consumo de gás, e algumas soluções centralizadas podem fazer isso facilmente. A dificuldade é como manter um alto grau de descentralização garantindo alto desempenho e baixo consumo de combustível.
No design da Opside, cada aplicativo Web3 pode ter um ZK-Rollup exclusivo e pode escolher livremente a cadeia de base. Atualmente, Opside suporta 4 cadeias de base, ou seja, Ethereum, Opside, cadeia BNB e Polygon. Em outras palavras, os desenvolvedores podem optar por implantar seu próprio ZK-Rollup nessas 4 cadeias públicas. A fim de suportar a demanda por recursos massivos de hardware trazidos por um grande número de ZK-Rollups, a Opside também fornece um mercado de poder de computação ZKP unificado e incentiva os mineradores a gerar ZKP para esses ZK-Rollups.
Mecanismo de distribuição de recompensas PoW
Oside adota um consenso híbrido de PoS e PoW. Entre eles, a parte PoS é aprimorada com base no consenso do ETH2.0. Portanto, Opside terá mais de 100.000 validadores para fornecer disponibilidade massiva de dados e, ao mesmo tempo, ter um alto grau de descentralização.
Na etapa de rede de teste Pré-Alfa, de acordo com o algoritmo PoW, dentro de um bloco Opside, cada Rollup apresentará uma sequência de acordo com determinadas regras. Todas as sequências dividem as recompensas PoW do bloco atual de acordo com o número atual de slots Rollup registrados e o número de lotes incluídos. Obviamente, alguns rollups podem não enviar sequências em alguns blocos, portanto, a inflação real do PoW será menor do que o esperado.
O minerador pode escolher livremente participar do cálculo do ZKP de um ou mais Rollups. No futuro, cada sequência estimará a carga de trabalho com base no tipo de ZK-Rollup correspondente, o número de transações de Rollup incluídas, a quantidade de uso de gás, etc., para que diferentes sequências tenham preços diferentes.
Para evitar comportamento malicioso relacionado ao Miner, o Miner precisa ser registrado em um contrato de sistema especial e tokens de penhor. O minerador precisa garantir o token correspondente para um Rollup no contrato do sistema antes de enviar o ZKP para o Rollup. As recompensas que os mineradores obtêm por enviar o ZKP também serão distribuídas de acordo com a proporção do valor prometido, para evitar o comportamento malicioso do minerador que envia o ZKP várias vezes.
Para mais detalhes, consulte Opside Tokenomics
Algoritmo de envio de duas etapas do ZKP: mecanismo Prover descentralizado padrão
Para encorajar vários mineradores a participar de uma tarefa de cálculo ZKP ao mesmo tempo, a Opside propôs um mecanismo de verificação ZKP em duas etapas. A parcela de recompensa do PoW correspondente a um ZKP será alocada a remetentes de ZKP válidos, ou seja, mineradores, de acordo com certas regras.
Enviar proofhash: dentro de uma janela de tempo, para uma determinada sequência, vários mineradores podem participar do cálculo da prova de conhecimento zero. Depois que cada minerador calcula a prova, eles não enviam diretamente a prova original, mas calculam o proofhash (prova/endereço) e enviam o proofhash ao contrato.
Enviar ZKP: após a janela de tempo, o minerador envia a prova original e a verifica com o proofhash enviado anteriormente. Os mineradores que passam na verificação podem obter recompensas PoW, e o valor da recompensa é distribuído de acordo com a proporção do valor prometido pelos mineradores.
Para obter mais detalhes, consulte o Algoritmo de envio em duas etapas do ZKP
Algoritmo otimizado de geração de ZKP: eficiência do minerador aumentada em 80%
Quando o contrato inteligente do Rollup verifica o ZKP, se os dados originais da prova forem enviados, ele pode desencadear ataques na cadeia. Para evitar ataques maliciosos, o ZK-Rollup geralmente requer trabalho extra para ocultar os dados de prova originais. Uma solução é que o ZKP enviado pelo minerador contém o resultado da agregação do endereço do minerador. O algoritmo de envio de duas etapas do ZKP proposto pela Opside adota de forma inteligente o modo de primeiro envio + verificação posterior e não precisa mais fazer cálculos de agregação desnecessários semelhantes para prova e endereço.
Além disso, em alguns zkEVMs de código aberto, o cálculo e o envio do ZKP são seriais. Quando o ZK-Rollup envia um grande número de sequências, os mineradores não podem calcular vários ZKPs ao mesmo tempo. No Opside, o algoritmo de envio de duas etapas do ZKP realiza o cálculo paralelo e o envio serial do ZKP, permitindo que as máquinas de mineração executem várias tarefas de geração de ZKP ao mesmo tempo, acelerando bastante a eficiência de geração do ZKP.
A equipe Opside também fez uma série de otimizações no algoritmo de agregação recursiva do ZKP, que melhorou totalmente a utilização dos recursos da máquina no cluster e melhorou ainda mais a velocidade de cálculo do ZKP.
No ambiente de teste de pressão real, o minerador possui um cluster de máquina composto por 20 128 núcleos de CPU + 1 TB de RAM, e a transação de teste é estável em 27,8 TPS por cerca de 40 minutos. Nas mesmas condições, a Oside reduziu o tempo médio de confirmação das transações de cerca de 5 a 6 minutos para cerca de 3 minutos e aumentou a eficiência da geração de ZKP em cerca de 80%. No futuro, com a adição de mais ZK-Rollups e mineradores, a escala do lado da demanda e do lado da oferta do mercado de energia de computação ZK será expandida ainda mais, e a melhoria da eficiência trazida pelo algoritmo PoW da Opside será mais óbvia.
Resumir
O algoritmo ZK-PoW proposto pela Opside define criativamente um mecanismo de preços orientado para o mercado para o poder de computação do ZK. Este mercado de poder de computação fornece uma plataforma de poder de computação massiva para a próxima explosão em larga escala do ZK-Rollup (especialmente zkEVM); também fornece um novo cenário de mineração para um grande número de mineradores ociosos.
O algoritmo de envio de duas etapas do ZKP fornece um mecanismo Prover descentralizado padrão para o ZK-Rollup, incentivando mais mineradores a fornecer poder de computação ZKP estável e contínuo. Ao mesmo tempo, o cálculo otimizado do ZKP e o mecanismo de envio aumentam a eficiência da geração do ZKP em 80%
No futuro, os cenários de aplicação do mecanismo PoW da Opside podem ser facilmente expandidos, não apenas para expansão de capacidade (ZK-Rollup), mas também para AI (ZKML) no futuro.
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Leia o algoritmo ZK-PoW da Opside em um artigo
Escrito por: Opside
##TL;DR
O algoritmo ZK-PoW proposto por Opside tem as seguintes vantagens:
Por que precisamos de um algoritmo PoW com poder de computação ZK?
Atualmente, existem vários ZK-Rollups em execução na rede principal Ethereum, incluindo a era Polygon zkEVM e zkSync. No entanto, de fato, a maioria dos projetos atuais do ZK-Rollup não implementou um provador descentralizado. Por exemplo, a rede principal beta do Polygon zkEVM depende de um agregador confiável para enviar ZKP, e a era zkSync é semelhante.
Quando o número de ZK-Rollups é pequeno, um provador centralizado é viável. No entanto, com a maturidade da tecnologia de expansão ZK, especialmente a implementação gradual da tecnologia zkEVM nos próximos um a dois anos, o número de ZK-Rollups dará início a um crescimento muito considerável. No caso de ZK-Rollup massivo, o provador centralizado também causará muitos problemas:
Em primeiro lugar, os provadores são caros e requerem equipamentos profissionais e salas de informática.Nem todo operador do ZK-Rollup tem a capacidade de manter um cluster de provador centralizado. Portanto, precisamos de mineradores profissionais para suportar a demanda de poder de computação do massivo ZK-Rollup no futuro.
Em segundo lugar, se houver apenas um provador, o tempo de inatividade de um único nó fará com que toda a transação ZK-Rollup não seja confirmada. Precisamos de um mecanismo Prover descentralizado para encorajar vários mineradores a participar do cálculo de um ZKP ao mesmo tempo e obter as recompensas correspondentes.
Finalmente, precisamos de um algoritmo de otimização ZKP padronizado para melhorar a eficiência geral do hardware.
Algoritmo ZK-PoW da Opside
Como uma cadeia pública altamente descentralizada, a Ethereum já está superlotada e a taxa de gás é extremamente cara. Muitos aplicativos Web3, especialmente derivativos financeiros, jogos, redes sociais, etc., precisam ser migrados para a camada 2 ou outras cadeias públicas. Na verdade, não é difícil simplesmente fornecer um ambiente de execução de alto desempenho e baixo consumo de gás, e algumas soluções centralizadas podem fazer isso facilmente. A dificuldade é como manter um alto grau de descentralização garantindo alto desempenho e baixo consumo de combustível.
No design da Opside, cada aplicativo Web3 pode ter um ZK-Rollup exclusivo e pode escolher livremente a cadeia de base. Atualmente, Opside suporta 4 cadeias de base, ou seja, Ethereum, Opside, cadeia BNB e Polygon. Em outras palavras, os desenvolvedores podem optar por implantar seu próprio ZK-Rollup nessas 4 cadeias públicas. A fim de suportar a demanda por recursos massivos de hardware trazidos por um grande número de ZK-Rollups, a Opside também fornece um mercado de poder de computação ZKP unificado e incentiva os mineradores a gerar ZKP para esses ZK-Rollups.
Mecanismo de distribuição de recompensas PoW
Oside adota um consenso híbrido de PoS e PoW. Entre eles, a parte PoS é aprimorada com base no consenso do ETH2.0. Portanto, Opside terá mais de 100.000 validadores para fornecer disponibilidade massiva de dados e, ao mesmo tempo, ter um alto grau de descentralização.
Na etapa de rede de teste Pré-Alfa, de acordo com o algoritmo PoW, dentro de um bloco Opside, cada Rollup apresentará uma sequência de acordo com determinadas regras. Todas as sequências dividem as recompensas PoW do bloco atual de acordo com o número atual de slots Rollup registrados e o número de lotes incluídos. Obviamente, alguns rollups podem não enviar sequências em alguns blocos, portanto, a inflação real do PoW será menor do que o esperado.
O minerador pode escolher livremente participar do cálculo do ZKP de um ou mais Rollups. No futuro, cada sequência estimará a carga de trabalho com base no tipo de ZK-Rollup correspondente, o número de transações de Rollup incluídas, a quantidade de uso de gás, etc., para que diferentes sequências tenham preços diferentes.
Para evitar comportamento malicioso relacionado ao Miner, o Miner precisa ser registrado em um contrato de sistema especial e tokens de penhor. O minerador precisa garantir o token correspondente para um Rollup no contrato do sistema antes de enviar o ZKP para o Rollup. As recompensas que os mineradores obtêm por enviar o ZKP também serão distribuídas de acordo com a proporção do valor prometido, para evitar o comportamento malicioso do minerador que envia o ZKP várias vezes.
Para mais detalhes, consulte Opside Tokenomics
Algoritmo de envio de duas etapas do ZKP: mecanismo Prover descentralizado padrão
Para encorajar vários mineradores a participar de uma tarefa de cálculo ZKP ao mesmo tempo, a Opside propôs um mecanismo de verificação ZKP em duas etapas. A parcela de recompensa do PoW correspondente a um ZKP será alocada a remetentes de ZKP válidos, ou seja, mineradores, de acordo com certas regras.
Enviar proofhash: dentro de uma janela de tempo, para uma determinada sequência, vários mineradores podem participar do cálculo da prova de conhecimento zero. Depois que cada minerador calcula a prova, eles não enviam diretamente a prova original, mas calculam o proofhash (prova/endereço) e enviam o proofhash ao contrato.
Enviar ZKP: após a janela de tempo, o minerador envia a prova original e a verifica com o proofhash enviado anteriormente. Os mineradores que passam na verificação podem obter recompensas PoW, e o valor da recompensa é distribuído de acordo com a proporção do valor prometido pelos mineradores.
Para obter mais detalhes, consulte o Algoritmo de envio em duas etapas do ZKP
Algoritmo otimizado de geração de ZKP: eficiência do minerador aumentada em 80%
Quando o contrato inteligente do Rollup verifica o ZKP, se os dados originais da prova forem enviados, ele pode desencadear ataques na cadeia. Para evitar ataques maliciosos, o ZK-Rollup geralmente requer trabalho extra para ocultar os dados de prova originais. Uma solução é que o ZKP enviado pelo minerador contém o resultado da agregação do endereço do minerador. O algoritmo de envio de duas etapas do ZKP proposto pela Opside adota de forma inteligente o modo de primeiro envio + verificação posterior e não precisa mais fazer cálculos de agregação desnecessários semelhantes para prova e endereço.
Além disso, em alguns zkEVMs de código aberto, o cálculo e o envio do ZKP são seriais. Quando o ZK-Rollup envia um grande número de sequências, os mineradores não podem calcular vários ZKPs ao mesmo tempo. No Opside, o algoritmo de envio de duas etapas do ZKP realiza o cálculo paralelo e o envio serial do ZKP, permitindo que as máquinas de mineração executem várias tarefas de geração de ZKP ao mesmo tempo, acelerando bastante a eficiência de geração do ZKP.
A equipe Opside também fez uma série de otimizações no algoritmo de agregação recursiva do ZKP, que melhorou totalmente a utilização dos recursos da máquina no cluster e melhorou ainda mais a velocidade de cálculo do ZKP.
No ambiente de teste de pressão real, o minerador possui um cluster de máquina composto por 20 128 núcleos de CPU + 1 TB de RAM, e a transação de teste é estável em 27,8 TPS por cerca de 40 minutos. Nas mesmas condições, a Oside reduziu o tempo médio de confirmação das transações de cerca de 5 a 6 minutos para cerca de 3 minutos e aumentou a eficiência da geração de ZKP em cerca de 80%. No futuro, com a adição de mais ZK-Rollups e mineradores, a escala do lado da demanda e do lado da oferta do mercado de energia de computação ZK será expandida ainda mais, e a melhoria da eficiência trazida pelo algoritmo PoW da Opside será mais óbvia.
Resumir
O algoritmo ZK-PoW proposto pela Opside define criativamente um mecanismo de preços orientado para o mercado para o poder de computação do ZK. Este mercado de poder de computação fornece uma plataforma de poder de computação massiva para a próxima explosão em larga escala do ZK-Rollup (especialmente zkEVM); também fornece um novo cenário de mineração para um grande número de mineradores ociosos.
O algoritmo de envio de duas etapas do ZKP fornece um mecanismo Prover descentralizado padrão para o ZK-Rollup, incentivando mais mineradores a fornecer poder de computação ZKP estável e contínuo. Ao mesmo tempo, o cálculo otimizado do ZKP e o mecanismo de envio aumentam a eficiência da geração do ZKP em 80%
No futuro, os cenários de aplicação do mecanismo PoW da Opside podem ser facilmente expandidos, não apenas para expansão de capacidade (ZK-Rollup), mas também para AI (ZKML) no futuro.