なぜイーサリアムはPoW時代に戻る可能性があるのでしょうか?

岳小鱼｜2024-12-02 17:00

イーサリアムの経済モデルは最終的にはPoSとPoWが共存し、新たな「ハイブリッドコンセンサス」モデルを形成する可能性がある。

作者: ユエ・シャオユウ

Web3Caff の創設者である Gootor 氏は、さらに次のような重要な点を指摘しました。

イーサリアムはZK化されており、ZK証明者はハードウェアアクセラレーションを必要とし、ビットコインマイニングと同様にハードウェア依存性があるため、ZKマイニングは新しいタイプのPoWになる可能性があります。

イーサリアムの経済モデルは最終的にはPoSとPoWが共存し、新たな「ハイブリッドコンセンサス」モデルを形成する可能性がある。

次に、上記のアイデアの基礎となるロジックを詳しく見てみましょう。

なぜイーサリアムはPoW時代に戻る可能性があるのでしょうか?

1. イーサリアムは ZK 化されつつある

ZK (ゼロ知識証明) の基本原則は、一方の当事者が他の情報を提供することなく、ある発言が真実であることを他方の当事者に証明できるということです。

これは非常に有望な技術です。

ZKテクノロジーは現在、主にブロックチェーン分野の拡張に使用されています。

ブテリンは ZK テクノロジーを推進してきました。ブテリンの意志と傾向により、イーサリアム財団もさまざまな ZK プロジェクトに投資しています。

ただし、ZK プロジェクトのインフラ層は比較的長いサイクルを持っているため、現時点で私たち一般ユーザーが直接認識できるのは、さまざまな ZK ロールアップ、つまり ZK ベースのイーサリアムレイヤ 2 ソリューションです。

代表的なものは、zkSync、Starknet、Polygon zkEVM、Scroll、Linea などです。

これらはすべて、イーサリアムの実行層で ZK テクノロジーと統合されています。

イーサリアム自体も徐々にZK志向になってきています。

コンセンサス層の ZK 化 (ビームチェーン提案など): コンセンサス操作の検証プロセスを ZK 化することで、コンセンサスプロセスを簡素化および高速化できます。

データ層の ZK 化: すべてのトランザクションデータではなくプルーフのみを保存することで、オンチェーンストレージの要件を大幅に削減できます。

これらの方法を通じて、イーサリアムは分散化とセキュリティを維持しながら、トランザクション処理速度、コスト、プライバシー保護などのネットワークのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

ZK テクノロジーの導入は、ユーザーの需要とアプリケーションの複雑さの高まりに対処するためのイーサリアムエコシステムの長期的な拡張戦略の一環と見なされています。

2. なぜ ZK をハードウェアと組み合わせる必要があるのですか?

ZK の多くの利点については上で述べましたが、ZK が現在直面している最大の障害は、ZKP (Zero-Knowledge Proofs) を生成するパフォーマンスの問題です。

ZK は、バリデーターが複数のトランザクションを 1 つの簡潔な証明にマージし、トランザクションをメインネットワークに送信できるようにすることで機能し、最終的にメインネットワークの拡張を実現します。

しかし、証明を生成するプロセスは時間とエネルギーの点で非常に多くのリソースを消費するため、ZK にも限界があります。

証明の作成は、べき乗、逆数演算、双一次ペア計算など、多くの複雑な数学演算が必要となるため、速度が低下することがよくあります。

ソフトウェアの最適化だけではパフォーマンスをさらに向上させることはできないため、ハードウェアと組み合わせる必要があります。高速化のために専用のハードウェアを使用することで、プルーフの生成速度を当初の 1 時間レベルから 2 番目のレベルに高めることができ、大幅な改善が可能になります。

したがって、ZK にはハードウェア依存性があり、専用のチップが必要です。

プライバシーコンピューティング、ブロックチェーンの拡張などの分野でZKPテクノロジーの応用が徐々に増加するにつれて、ZKP生成の速度と効率がボトルネックになり、ハードウェアに対する市場の需要がますます高まっています。

3. PoS と ZK マイニングを組み合わせるにはどうすればよいですか?

ZK ハードウェアアクセラレーションを使用すると、ハードウェアマイニングが実現でき、新しい経済モデルが生まれます。

ZKマイニングとは何ですか?

従来の PoW (Proof of Work) マイニングは複雑な数学的問題の解決に依存していますが、ZK ハードウェアマイニングは ZKP を迅速に生成する機能です。

PoW マイニングと同様に、参加者は ZKP 生成の速度と効率を競うことができ、最初に有効な証明を生成した参加者に報酬が与えられます。

PoSとZKを組み合わせるにはどうすればよいですか?

PoS システムでは、バリデータ (つまりステーカー) がトランザクションを検証し、新しいブロックを提案する責任を負います。 ZK プルーフを使用すると、ブロックまたは一連のトランザクションの正当性を証明し、セキュリティを強化し、検証コストを削減できます。

バリデーターは、PoS の責任を果たしながら、その作業の追加の証拠として ZKP を生成します。有効な ZKP の生成と送信に成功したバリデーターは、既存のブロック報酬に加えて追加の報酬を受け取ることができます。

これは、ETH またはネットワーク内の何らかの形式の報酬 (特定のトークンやガス料金の一部など) である可能性があります。

メインネットブロックの報酬は 2 つの部分に分割でき、段階的な報酬システムを形成します。報酬の 1 つの部分は従来の PoS 検証に使用され、もう 1 つの部分は ZK 証明生成におけるノードの貢献度に応じて分配されます。

ZK は PoS 検証の拡張として使用でき、ZK マイニングは PoS ステーキングの拡張として使用できることがわかります。

ETHをステーキングしてPoS報酬を獲得することに加えて、ステーカーはZK関連の作業に参加することで追加の報酬を獲得することもできます。たとえば、ステーカーは ZK 証明生成ノードを実行し、ZK テクノロジーのアプリケーションをサポートするコンピューティングリソースを提供できます。

しかし、これは単なる可能性です。イーサリアムの既存の PoS メカニズムを ZK テクノロジーと統合する場合、ZK プルーフの役割に対応するために現在の PoS プロトコルを変更または拡張する必要があります。

さらに、公正なインセンティブモデルは、PoS のインセンティブ効果を弱めず、ZK テクノロジーの適用を促進するように設計する必要があります。

4. ZK マイニングは新たな正の外部性を導入するでしょうか?

イーサリアムがPoWからPoSに切り替わった後、最も批判された点は、この「閉じた」経済システムに外部性が導入されていないことです。

PoWは外部性を持ち、エネルギーとハードウェアを必要とするため、ブロックチェーンの経済活動をブロックチェーンの外に拡張し、現実世界に影響を与えます。

PoS システムでは、ブロックを検証するための資格は主に保有するトークン (つまり、プレッジ) の数に基づいており、経済活動は、大規模なマイニングマシンの生産や電力市場が関与するのではなく、プレッジとネットワーク内取引に集中しています。 PoW およびその他の外部産業。

ZK アクセラレーションハードウェアは、PoW マイニングマシンと同様に専用のハードウェアを必要としますが、PoW はブロックを生成する権利を争う数学的問題を解決し、ZK マイニングはトランザクションを検証するための有効な証明を生成するため、「非効率な電力消費」の問題は軽減されます。異なるノードが反復的で非効率な作業を行う必要はありません。

5. AI と ZK がコンピューティング能力を共有する

さらに進むと、ZK コンピューティングパワー市場が出現し、AI コンピューティングパワーと ZK コンピューティングパワーを共有することさえ可能になります。

AI および ZK タスクのコンピューティングニーズをサポートするために、包括的なコンピューティングサービスを提供する統合プラットフォームが市場に登場する可能性があります。

ユーザーは、ハイパフォーマンスコンピューティングを必要とする AI タスクと ZK プルーフ生成を必要とするタスクを同じプラットフォーム上で処理できます。

プロトコルレベルも統合できます。スマートコントラクトまたはプロトコルを作成して、AI コンピューティングパワープロバイダーも ZK プルーフの生成に参加したり、ZK テクノロジを使用して AI 計算の結果を検証したりできます。

計算能力を動的に割り当てることもできます。計算能力リソースはタスクの要件に応じて動的に割り当てられます。たとえば、AI タスクの需要が低い場合、これらのリソースを ZK 証明の生成に使用でき、その逆も同様です。

6. ZK ハードウェアアクセラレーションのリーダー

現在、ZK ハードウェアアクセラレーショントラックの主要プロジェクトは Cysic です。

Cysic は、ZKP 生成プロセスを加速する特定用途向け集積回路 (ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ (FPGA)、および GPU アクセラレーションソリューションの設計と製造を専門としています。

Cysic は 2 つのハードウェア製品を設計しました。

ZK Air: 軽量の ZK デバイスは、ノートブックの電源アダプタに近いサイズで、10 個の RTX 4090 GPU と同じコンピューティング能力を備えているため、個人ユーザーに適しています。

ZK Pro: 50 個の RTX 4090 GPU と同等のパフォーマンスを備えた、より強力なデバイス。zkRollup や zkML などの大規模な ZK プロジェクト向けに設計されています。

ハードウェアに加えて、Cysic は、Plonky2、Gnark、Halo2、RapidSnark などのさまざまな ZKP システムをサポートする CUDA ライブラリのセットも提供します。これらのライブラリはパフォーマンスを大幅に向上させ、オープンソースフレームワークよりも少なくとも 50% 向上します。

同時に、Cysic には Cysic Network というエコシステムがあり、主にコミュニティコンピューティングリソースの統合と管理、ZK プロジェクトパーティ、コンピューティングパワープロバイダー、およびコミュニティ検証者を接続して、信頼性の高いコンピューティングパワーネットワークを形成するために使用されます。

簡単に言えば、Cysic Network は ZK マイニングプールおよび SaaS プラットフォームです。

現在、Cysic は複数の zkRollup プロジェクトと協力して、製品の実用性と市場需要を実証しています。

Cysic に加えて、もう 1 つ言及すべき非常にユニークなプロジェクトがあります: Scroll

予想外なことに、「反逆的」で「悪名高い」Scroll は、ZK ハードウェアアクセラレーションにおいて非常に高度です。

他の ZK Rollup プロジェクトと比較すると、Scroll は、ハードウェアから始めて、専用の ZK アクセラレーションハードウェア GUP を開発することで独自の競争障壁を形成するという、異なるアプローチを採用していると言えます。これは、Scroll の最大の差別化された競争上の利点でもあります。

これだけ見ても、Scrollは実にハードコアなプロジェクトだ。

ただし、Scroll と Cysic の位置づけは異なります。Scroll の場合、ハードウェアアクセラレーションはレイヤ 2 ソリューション全体の一部ですが、Cysic は ZKP エコシステム全体にハードウェアアクセラレーションサービスを提供することに注力しています。