当ZK与挖矿相遇，ZK挖矿能否成为矿工的新出路？

2023年05月23日 14:50

等候已久的以太坊转PoS终究在9月15日尘埃落地，彼时为以太坊展开贡献了多年算力的PoW 矿工也团体下线。

依据 whattomine的数据，9月14日以太坊全网算力仍有840 Th/s，逾越百万台矿机仍在以太坊兼并前夕兢兢业业，其中大局部是GPU 矿机。固然这些矿机之后不能再挖以太坊，但这并不代表它们要告别行业。除了直接出售装备，还可以有几种出路，包括：

•切换到其他支持 GPU 挖矿的公链项目如 ETC

•参与其他 Web3 协议提供算力

•转型成为数据中心运营商

•ZK挖矿

其中 ZK挖矿，曾是一个较边缘的计划，现也逐渐进入了人们的视野。ZK 挖矿是指机器基于Zero-Knowledge Proofs（ZKP）算法，经过提供算力来计算零知识证明的方式。在Paradigm往年公布的文章《Hardware Acceleration for Zero Knowledge Proofs》中，就高度评价了ZK 挖矿的主要性，并指ZK 挖矿的范围未来有可以抵达PoW 挖矿范围（the opportunity for ZK miners/provers could be of similar size to the Proof of Work mining market）。ZK 挖矿的几种场景包括去中心化存储、L1公链和 L2 扩容等，本文将罗列这几种场景，包括其代表项手腕基本原理以及最新状况。

Filecoin 早在2019 年的测试网阶段就公布引入GPU计划用于零知识证明，并从2021年末尾在主网运用zk-SNARKs。其团队Protocol Labs 甚至特地针对该技术，公布了名为zk-SNARKs for the World 的研讨网站，回想了在Filecoin 网络上实施零知识密码学所唱义务，称Filecoin 是迄今为止最大的布置zk-SNARK 网络之一，每天发生600-700万个zk证明，其中主要用到GPU 来并行生成证明。

Filecoin 存储证明机制中的复制证明（Proof of Replication，PoRep）和时空证明（Proof of Spacetime，PoSt）都运用 zk-SNARKs 中止紧缩。存储矿工在初次存储买卖发生时运转一次复制证明 PoRep，证明他们存储了物理上独一的数据正本，每个上链的 PoRep包括10个独自的 SNARKs证明；而时空证明PoSt则重复运转，以证明他们在一段时间内继续为同一数据提供存储空间，PoSt的最后阶段将这些证明紧缩为一个繁多的zk-SNARK证明。

数据根源

固然创立 Filecoin的 zk-SNARKs的进程在计算上是高尚的，但却有效俭省区块存储和网络带宽等相关利息。与原始证明相比，zk-SNARKs很小，使得它们能够有效地存储在区块链中。例如，一个在Filecoin链上会占用数百KB的证明，运用zk-SNARK能够紧缩到只需192字节。在zk-SNARKs的辅佐下，每个证明能够坚持小而有效，从而最大限制地增加 Filecoin网络中每个节点的存储压力，防止占用少量的网络带宽，让考证者能够快速且廉价地完成考证进程。

2022年4月，团队公布了递归零知识证明zk-SNARKs 编程言语Lurk，Lurk 能以多种方式支持Filecoin协议的展开。例如，Lurk 与Filecoin 虚拟机(FVM)的整合能让Filecoin 网络运转智能合约，并且这些智能合约能够取得零知识考证。

不美妙出，zk-SNARKs将在 Filecoin网络发扬更为主要的作用。正如他们在博客日志所说，“零知识证明暂时是Filecoin网络的一局部，也会继续被证明是网络未来演化的关键一环。随着越来越多的数据在Filecoin上被存储、维护和访问，生态系统需求继续提供高效、划算和平安的考证处置方案。零知识证明是Filecoin网络的游戏规则改动者，将冗杂的考证流程的大小降低到原始体积的一小局部，而没有影响平安性、可信性或决计。” （“Zero knowledge has long been part of the Filecoin network, and it will continue to prove vital to the evolution of the network in the future. As more and more data is stored, maintained, and accessed on Filecoin, the ecosystem needs to continue delivering efficient, cost-effective, and secure solutions to verifying. Zero knowledge is a game-changer for the Filecoin network, reducing complex verification processes to fractions of their original size without compromising security, trust, or confidence.”）

Aleo 的定位是支撑智能合约的隐私型Layer1 公链，经过链下、无需怀疑的实施环境 zkCloud将激进区块链的次第实施和外形维护兼并，提高买卖吞吐量，满意区块链隐私和可编程的需求。链上考证者负责验证和生成区块，链下证明者负责计算。这种想象鼓舞验证者经过消耗区块来坚持生机，同时也鼓舞证明者为Aleo 生态系统提供证明才干。由于Aleo 买卖是在链下处置的，网络节点不实施计算，只负责验证，这使得Aleo 能够支撑更大的买卖量。在某种水平上，我们可以把Aleo 的想象类比以太坊与zkRollup 的区分。为了将隐私使用于任何使用次第，Aleo 提供了相应的基础架构和工具来编写零知识使用次第。除了特定零知识处置计划Zexe，还包括编写零知识使用顺序的编程言语Leo、IDE 工具Aleo Studio、Aleo 包管理器等。

2022年8月，Aleo末尾了Testnet 3，发布了一种混合架构的共识模型 AleoBFT，未来自验证者的新块的立刻肯定性与证明者的计算才干相区分。在这种混合架构的共识模型下，证明者需求在网络上处置零知识证明的核心组件，即多标量乘法(MSM) 和快速傅里叶变换(FFT)，并生成PoSW 证明(Proof of Succinct Work)提交给 PoS质押者，以换取每个区块中的一局部奖励，这有点像往常以太坊 PoS 升级后实施层与共识层的联系。PoSW是Aleo 特有的共识协议，它是基于SNARK 的比特币PoW 算法变种，关键区别在于底层计算不是一个恣意的哈希函数，而是一个零知识证明。证明者能取得的奖励取决于生成证明的速度，每秒能生成的零知识证明越多，奖励越多。

作为一个封锁的平台，Aleo在 Testnet 2 接收了逾越1万个节点参与，每秒生成证明的数量最高抵达2万。在AleoTestnet 3 ，项目方鼓舞开拓者开拓和开源更快的GPU 证明顺序，GPU 将发扬更主要的作用。

Scroll 是一个等效于EVM 的zkRollup，旨在扩展以太坊。Scroll 能够兼容EVM支持生成零知识证明，以太坊智能合约可以无需矫正而直接布置运转。在Scroll的技术架构里，三个次要组件辨别是Scroll Node、Roller Network和Rollup/Bridge Contracts。其中，Rollup/Bridge Contracts安排在以太坊和 Scroll，以验证zkEVM 有效性证明，为Scroll 买卖提供数据可用性，并允许用户在Ethereum 和Scroll 之间移动资产。Roller Network里的 Rollers 充任网络中的证明者，生成zkEVM 有效性证明并提交给 Roller Network。Coordinator充任谐和者，派发权益给 Roller Network，并把买卖音讯和 Roller Network传回的证明传递到以太坊的 Rollup contract。

在 zkRollup的运转原理里，具有一个 Sequencer 的角色，它负责搜罗交易并中止排序和打包发布到以太坊，随后 Prover会为这些交易生成证明。只需证明提交并被验证经事前，这些交易才最终被确认。目前主流的 zkRollup如zkSync 和StarkWare的 Sequencer和 Prover是核心化的，即掌握在项目方手中。而 Scroll和其他 zkRollup 的一个主要的不同点在于它希冀经过去核心化网络创立一个证明市场，即 Roller Network里的 Roller可以外包给提供 GPU、FPGA 和ASIC等机器的矿工。在市场化的协作下，去中心化的算力市场很能够会出世相似比特币或以太坊矿池的方式，有才干的开拓者/矿池会优化各种算法提高生成证明的效率、降低利息，以获得更多的奖励。而一般的矿工则间接接入这样的矿池，按贡献算力获取奖励。

目前 Scroll还处于测试网阶段，但曾经惹起市场相当大的关心。Scroll 团队同时与以太坊基金会的 Privacy& ScalingExplorations团队一同议论这一范围。

我们这里初步剖析一下以太坊矿机这些能够的出路，初略猜想每种方式大约能接收几以太坊算力，包括 ZK 挖矿的潜在范围。

ETC作为以太坊的原链可以无缝支持 ETH矿机。但是 ETC的算力在9月14日只占 ETH的 10% 不到。在以太坊兼并之后，ETC 算力超越 300 T，但ETC的价钱并未有同步涨幅，矿工挖矿利息急剧下滑，算力末尾下滑。即使算上其他支持 GPU的项目以及出现的 ETH 分叉项目，它们能吸纳的新算力也是有限的。

而一些需求 GPU算力的项目，如提供视频转码效力的去中心化视频流媒体效力网络 Livepeer Network、去中心化 GPU的渲染处置方案供应商 Render Network或 GPU 云计算平台 Akash，它们虽然在不时生长但算力需求未有迸发式增加，假定涌入大范围来自以太坊矿机的GPU算力，很能够会出现僧多粥少的供大于求的状况。

而 ZK 挖矿，在已罗列的去中心化存储、L1 公链和 L2 扩容里，目前最有能够吸纳显卡等机器的是Filecoin 存储。但是，Filecoin 挖矿央求的硬件不只是显卡，还需求存储效劳器等机器。关于以太坊矿工来说，假定从以太坊切换到 Filecoin 挖矿，还需求另外再投入其他机器准备相应硬件和架设想象。ZK挖矿在L1 公链和 L2 扩容虽然潜力庞大，但相关的项目仍处于测试阶段，并且不少项目关于GPU 矿工不封锁，即主要还是由项目方掌握的效劳器来生成零知识证明。而对 GPU 封锁的项目里， Aleo 还处于早期阶段，往常参与测试网挖矿取得的奖励还不能转让，更像是另外一种方式的早期投资。Scroll 也处于测试阶段，尚未封锁有奖测试\挖矿活动。

因此，以太坊兼并后的一段时间内，大部分的以太坊矿机能够会选择闲置大约直接出售。依据 Tom’s Hardware网站的跟踪，最近半年的GPU价钱继续下跌，这也反映了以太坊矿机对二级市场的兜售压力。英伟达CFO在最近也表示，显卡价钱曾经降到了简直一般的水平，这已经因以太坊挖矿而供不应求的显卡炽热行情也告一段落。

但是，置信前面随着 ZK 技术的展开，各大 ZK 相关的项目持续上线，ZK 需求的算力将出现迸发式增加。 Vitalik 在其博客提到，“1 型 ZK-EVM 是我们最终需要的，使以太坊第1 层自身更具可扩展性”，这种完整等效以太坊的ZK-EVM 置信也需要相当多的算力来计算零知识证明。大约在某一天，以太坊矿机兜兜转转又重回以太坊挖矿，不同的是届时它们计算的不再是随机数，而是一个个零知识证明。

当ZK与挖矿相遇，ZK挖矿能否成为矿工的新出路？

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