O próximo campo de batalha para estrategistas militares: gerar mercado à prova de ZK

Os mercados de prova e as redes de prova são as duas abordagens principais. Prove que o mercado é como um mercado aberto.

Escrito por: Yiping, IOSG Ventures

TL, DR;

• A tecnologia ZK é usada principalmente para melhorar a escalabilidade, privacidade e credibilidade de vários projetos (como Starkware, zkSync, Scroll, Mina, Risc0, Giza e EZKL).
• A tecnologia ZK requer uma grande quantidade de poder computacional, resultando em uma sobrecarga computacional de 10^4 a 10^6, representando um desafio para a equipe de infraestrutura.
• Os principais métodos para gerar provas ZK são Proof Markets e Proof Networks. A Proof Markets opera como um mercado aberto para negociação de provas ZK, enquanto a Proof Networks possui servidores internos que fornecem uma experiência semelhante à nuvem para a geração de provas. *A abordagem do Proof Market permite flexibilidade e economia, pois promove um mercado aberto onde as transações à prova de ZK podem ser realizadas sem a necessidade de gerenciamento de servidor de alta tecnologia.
• A abordagem Proof Network proporciona uma experiência tranquila e amigável ao desenvolvedor e fornece uma solução que gera evidências de forma rápida e confiável, com menos foco nos mecanismos de mercado. Em teoria, pode gerar provas rapidamente, porque também leva tempo para combinar pedidos no mercado de provas.
• Os desafios incluem dificuldades em testes e depuração, o surgimento de novos problemas de segurança, possível dependência de fornecedor, custos mais elevados sob determinados modelos de uso e perda de utilidade do token.
• Os principais players provavelmente serão as empresas com maior necessidade demonstrada de ZK interno, pois podem aproveitar a infraestrutura existente e as equipes especializadas para maximizar a utilização do hardware.
• As aplicações emergentes incluem coprocessadores ZK, ZK Attestation, ZKML e ZK Bridges, que criam maior demanda para a geração de provas ZK.
• No espaço ZK, as redes descentralizadas de evidências são impulsionadas pela preferência da indústria blockchain por segurança, resistência à censura e privacidade, embora a segurança inerente do ZK signifique que essas vantagens não exigem a descentralização como pré-requisito. Para Zk, o desempenho é o foco principal.

Introdução

Crescente demanda por ZK

Após anos de pesquisa na área de zk e grandes melhorias no desempenho, o zk finalmente foi usado em aplicações práticas. Engenheiros talentosos aplicam ZK para:

• Escalabilidade
• privacidade
• Crédito de dados

Existem muitos projetos interessantes que dependem do zk, como Starkware, zkSync, Scroll, Mina, Risc0, =nil;Foundation, EZKL, Giza, Polygon e Manta. Esses projetos geram provas zk de forma constante e contínua todos os dias. O caso de uso zk mais popular atualmente é o zkRU, que é usado para resolver problemas de escalabilidade do Ethereum. No mês passado, milhões de dólares foram gastos em Ethereum/Ethereum L2s.

Fonte: Um forte aumento no custo de verificação ZK em relação ao ano passado.

Este gráfico produzido pela equipe Near mostra o consumo de gás de zkSN(T)ARK em Ethereum e L2s. Inclui projetos ZK populares como zkSync, Polygon, Aztec, Tornado Cash, Loopring, Worldcoin, Tailgun, Sismo, StarkNet e ImmutableX e dydx.

Comparado ao zkStark, o zkSnark é responsável por 80% do custo total da verificação. Dentre todos esses projetos, o Worldcoin tem o maior custo de verificação, seguido pelo zkSync. A verificação custa aproximadamente US$ 2 por worldcoin. A autenticação custa aproximadamente US$ 30 por zkSync.

Demonstrando a carga de infraestrutura

ZK resolve o problema de escalabilidade, mas tem um custo. Requer muito poder de computação. ZK traz muita sobrecarga computacional e a equipe Rollup precisa lidar com esse problema. @_weidai estima que o uso da tecnologia ZK atual terá uma sobrecarga computacional de 10^4 a 10^6. Em teoria, podemos atingir 10 vezes a sobrecarga computacional com circuitos dedicados. Se a camada de abstração da máquina virtual for adicionada, haverá 100 vezes a sobrecarga de computação.

O gráfico abaixo mostra um gráfico do poder de computação com base no crescimento anual de acordo com a Lei de Kumoy. Depois de 2000, a eficiência dos chips aumentou 10 vezes a cada dez anos. Se compararmos o poder computacional com o ano 2000, atingirá 784 vezes em 2025. Isto também mostra que o actual cálculo do ZK ainda não é da mesma ordem de grandeza que o de 2000.

Fonte:

Por favor, pense sobre isso com cuidado. Estamos tentando aumentar o volume de transações em 10 a 100 vezes para ZKRU. À medida que o volume de transações aumenta, também enfrentaremos uma sobrecarga computacional de 10^4 a 10^6. Esses números colocam uma pressão tremenda sobre a equipe de infraestrutura da ZKRU. As principais equipes da ZKRU usam máquinas de última geração com pelo menos 200 GB de memória e contam com equipes de operações talentosas para lidar com essas complexidades de infraestrutura.

Então, o que significa para uma equipe pequena querer lançar um ZKRU ou construir uma solução de terceira camada usando a pilha de tecnologia ZK? Se um desenvolvedor independente deseja construir um ZK Dapps, como ele compra esses servidores de última geração e os opera adequadamente?

Agora, iniciar um ZKRU não é difícil. Você pode usar o ZK Stack e seguir as instruções da documentação para implantar um novo ZKRU. A parte mais difícil é fazer com que a infraestrutura de ponta funcione. Gerenciar uma frota de servidores é muito mais difícil do que a manutenção diária de nossos laptops pessoais.

Além disso, a aceleração de hardware não é plug-and-play; cada equipe precisará configurar seus servidores de maneira diferente, dependendo do sistema à prova de conhecimento zero que estiver usando.

Garantir alta disponibilidade também é um tema complicado. E se muitos usuários começarem a cunhar ordinais em seu ZKRU e de repente você enfrentar um rendimento de 1000x? Até mesmo uma equipe experiente como a Arbitrum ficou fora do ar por várias horas devido ao aumento nas transações de Ordinals.

A geração de um grande número de provas de conhecimento zero requer suporte de servidor de ponta. Para equipes de pequeno e médio porte, configurar e manter uma frota de servidores de última geração pode ser um fardo pesado. Para melhor ajudar os grupos a adotarem de forma simples e rápida tecnologias de conhecimento zero, o Projeto Emergente tenta ajudar esses grupos a lidar com todas as complexidades da infraestrutura computacional.

Prove o mercado

Fonte: IOSG Ventures

Os mercados de prova e as redes de prova são as duas abordagens principais. Prove que o mercado é como um mercado aberto. Para gerar uma prova, o usuário precisa encontrar uma contraparte disposta a vender a prova por um determinado preço. A rede de prova funciona como um serviço de nuvem tradicional, os desenvolvedores enviam seus circuitos e entradas, e um balanceador de carga centralizado aloca servidores internos na rede de prova para gerar provas para os usuários.

Os mercados de prova são uma abordagem popular na infraestrutura à prova de ZK. O Proof Market é um mercado aberto onde compradores e vendedores negociam ZK Proofs. A equipe de mercado do ZK Proof não precisa se preocupar com hardware ZK Proof ou possuir servidores de última geração, eles se concentram em transações e mecanismos de verificação ZK Proof para atrair fornecedores de hardware terceirizados.

Provando que o mercado é uma abordagem mais aberta. Acolhe fornecedores de hardware terceirizados. Desde que haja um vendedor com tal certificado, o comprador pode comprar o certificado ZK ao preço em dólares americanos. Ao verificar as provas, não é necessário que todos os intervenientes no mercado cheguem a um consenso, apenas os operadores do mercado são responsáveis pela verificação. No mercado de provas, os desenvolvedores do zkDapp enviam um pedido de prova ZK, incluindo preço, tempo de geração, tempo limite e entrada pública. O fornecedor de hardware terceirizado aceitará o pedido e gerará uma prova.

Demonstre que a estrutura económica dos mercados é simples. Os geradores de provas precisam apostar. Caso gerem a certidão errada ou não a forneçam no prazo, podem ser multados. Geradores de provas com mais apostas poderão gerar múltiplas provas simultaneamente.

Os principais players do setor de mercado de certificação são =nil e Marlin.

=base nula

Prove que existem vendedores e compradores no mercado. O comprador é o desenvolvedor do dApp. Eles pagam ao vendedor uma taxa para gerar a certificação. Existem muitos fatores que influenciam o preço de um certificado. Os principais fatores incluem tamanho do circuito, sistema de prova, tempo de geração e tamanho da entrada.

Veja como funciona o mercado à prova =nil:

1. Prove que o solicitante envia uma solicitação ao mercado com preço esperado de c_r.
2. Prove que o mercado bloqueia tokens c_r na conta do comprador.
3. Prove que o produtor envia ao mercado uma proposta com preço c_p <= c_r.
4. O mercado de provas combina as solicitações com as propostas dos produtores de provas.
5. O produtor da prova gera a prova e a envia ao mercado.
6. O mercado de prova verifica a prova e paga tokens c_r - taxa de manuseio ao produtor.
7. Os solicitantes de certificação obtêm sua certificação e a utilizam.

O design do mercado proporciona uma experiência semelhante à de negociação. Prove que o preço gerado mudará em tempo real.

Abaixo está uma captura de tela do produto para o mercado à prova =nil.

Fonte:

Atualmente, o Proof Market suporta um número limitado de reivindicações, com a reivindicação Mina provando ser a mais ativa. Especificamente, o Proof Market aceita circuitos baseados em seu compilador zkLLVM e sistema de prova de espaço reservado.

Gevulot

A Gevulot está empenhada em trazer a descentralização para o mercado de prova de prova. Gevulot serve como um blockchain de camada 1 aberto e programável, projetado para prova de mercado. A primeira camada do blockchain lida com a distribuição, verificação e distribuição de recompensas de solicitações de prova. A rede provadora aproveita unikernels leves para alcançar alto desempenho. Gevulot utiliza funções aleatórias verificáveis (VRFs) para distribuir trabalhos de prova a um pequeno grupo de provadores, garantindo a confiabilidade do sistema.

*Fonte: *

Os usuários podem implantar programas perfeitamente com taxas previsíveis e podem definir uma taxa máxima com base no número de ciclos que o programa leva para ser executado.

Os provadores são recompensados através da rede Gevulot e de taxas de utilização, incentivando-os a gerar provas eficientes e competitivas. O provador mais rápido receberá o maior número de recompensas da rede. As taxas de usuário serão compartilhadas igualmente com todos os nós que concluírem a prova.

Gevulot oferece suporte a várias linguagens de programação para implantação de programas, incluindo C, C++, Go, Java, Node.js, Python, Rust, Ruby, PHP, etc., porque o VM Nanos subjacente da Gevulot suporta binários ELF Linux x86_64.

Gevulot é uma plataforma de computação geral que suporta diferentes linguagens e sistemas de prova. Gevulot depende do núcleo único do Nanos para garantir que o provador possa rodar facilmente em máquinas diferentes. Todos os provadores precisam ser compilados em uma única imagem de núcleo único.

Rede de prova

Proof Network oferece uma abordagem mais amigável para a experiência do desenvolvedor. Opera de forma semelhante ao provedor de serviços em nuvem da Web2. Os desenvolvedores enviam dados de carga útil por meio da API REST e a rede de prova retorna a prova ao desenvolvedor. Os desenvolvedores não precisam se preocupar com as flutuações de preços e com qual parte irá gerar as provas.

Aquecimento0

Risc Zero lançou o Bonsai usando seu zkVM. Com o poder do zkVM, os usuários podem permitir que o Bonsai gere várias declarações. Por exemplo, com base em Bonsai e Risc0 VM, Zeth gera provas para blocos Ethereum.

Fonte:

Sucinto

Recentemente, a Succinct também lançou seu novo produto. Em vez de fornecer um circuito REST API, o Succinct fornece uma abordagem mais semelhante às funções da nuvem.

Aqui está o fluxo de trabalho do usuário:

1. Conecte-se à sua conta GitHub e implante o circuito
2. Chame a API por meio de REST ou contrato inteligente e passe a entrada do circuito
3. Consultar resultados por meio de API REST ou contrato inteligente

*Fonte: *

Comparado ao BONSAI, o Succinct tem as seguintes vantagens na experiência do desenvolvedor:

• Gerenciamento mais fácil de bibliotecas de códigos de circuitos
• Não há necessidade de circuito de envio secundário
• Implantação de contratos inteligentes com um clique para geração e verificação de provas na cadeia
• Explore provas ZK populares
• Verifique o status de geração do certificado no painel
• Suporte ferrugem, gnark, circcom, plonky2

*Fonte: *

Rede de prova ou mercado de prova

O mercado de certificação oferece aos compradores e vendedores de certificações maior flexibilidade de preços. Convida todos os fornecedores de hardware a participar, o que ajuda a reduzir custos para os compradores. Mas é importante notar que a poupança pode variar entre indivíduos e empresas. Freqüentemente, serviços centralizados como o Proof Network podem oferecer serviços gratuitos a indivíduos, ao mesmo tempo em que cobram altas taxas das empresas, mas fornecem acesso ao suporte ao cliente VIP. Por exemplo, se uma empresa planeja lançar um novo evento ou recurso, a empresa pode reservar antecipadamente algum poder de computação na rede de prova. Um mercado descentralizado pode apresentar preços mais equilibrados e competitivos.

No mercado atual, os produtos baseados em rede parecem fornecer aos desenvolvedores uma experiência mais tranquila. Ele lida com todo o trabalho de geração de provas e suporta os principais sistemas de provas sem introduzir quaisquer novos conceitos complexos. Ele fornece uma experiência de usuário consistente. Em teoria, ele fornece geração rápida de provas, uma vez que a correspondência de pedidos no mercado de provas também leva tempo. Se você estiver familiarizado com a computação em nuvem, descobrirá que a rede se parece mais com uma função de nuvem sem estado.

Temos =nil Foundation e Gevulot trabalhando no mercado de provas. Succinct e Risc0 estão na rede de prova. Empresas de hardware como Ulvetanna e Cystic também fizeram contribuições significativas para melhorar o desempenho à prova de ZK em GPUs e desenvolver a próxima geração de chips ZK dedicados.

O mercado provou ser relativamente fácil de lançar. Para o projeto de infraestrutura ZK, o design comprovado do mercado pode trazer mais fornecedores de hardware online. Com seu design descentralizado, eles podem facilmente dimensionar a rede para atender às necessidades futuras de computação.

No futuro, prevemos uma combinação de redes de prova e designs de mercado de prova. O objetivo é fornecer uma experiência perfeita para os desenvolvedores e, ao mesmo tempo, integrar um mercado de prova como back-end para facilitar a adição de recursos computacionais adicionais. Esta é uma direção que a Succinct planeja seguir no futuro próximo. Estamos vendo mudanças semelhantes em outros mercados, como o Infura. A Infura possui servidores próprios, mas também planeja contratar terceiros licenciados para fornecer infraestrutura.

Fonte: IOSG Ventures

Quem realmente precisa de infraestrutura ZK em nuvem

**Acreditamos que os desenvolvedores que desejam reduzir o tempo de lançamento no mercado e criar aplicativos leves e flexíveis que podem ser rapidamente expandidos ou atualizados se beneficiarão muito com essas infraestruturas ZK em nuvem. **

Para aplicações com grandes diferenças entre o uso máximo e mínimo, a infraestrutura ZK em nuvem reduzirá os custos.

Para esse tipo de aplicação, pode ser caro adquirir uma frota de servidores que estejam sempre em execução e com garantia de disponibilidade nos horários de pico. Quando o uso é mínimo, causa muito desperdício. A infraestrutura em nuvem pode ser expandida a qualquer momento para melhorar o desempenho. Esse excesso de desempenho computacional pode ser liberado automaticamente fora dos horários de pico.

Quem será o líder?

Com base em nossa compreensão do setor de nuvem Web2, descobrimos que as empresas com maiores necessidades de computação tendem a ter negócios líderes em infraestrutura em nuvem. Eles podem aproveitar a escalabilidade, o custo, as equipes e os produtos inovadores.

O mesmo se aplica à infraestrutura ZK em nuvem. **Acreditamos que os projetos com maior necessidade de verificação de construção têm potencial para ter um dos negócios de infraestrutura em nuvem ZK de maior sucesso. **

Para projetos que geram grandes quantidades de provas ZK internamente, eles já contam com ampla infraestrutura, otimizadores e equipes dedicadas. Eles também podem maximizar a utilização do hardware compartilhando recursos de prova entre aplicativos; quando um aplicativo não precisa gerar provas imediatamente, os provadores podem ser reaproveitados para outros fins.

Todos esses grandes projetos têm, até certo ponto, seus próprios sistemas de prova. A infraestrutura de prova de terceiros muitas vezes tem dificuldade em otimizar os vários sistemas de prova usados por diferentes projetos de grande escala. Ao fornecer provadores de nuvem rápidos e fáceis de usar, grandes projetos podem expandir efetivamente seu ecossistema de sistemas de prova.

Para ZKRU, a infraestrutura ZK em nuvem pode aumentar o uso do Fork. Não é difícil criar uma nova camada 2 ou 3 nessas ZKRUs, mas manter a infraestrutura ZK será caro. Fornecer atestadores de nuvem flexíveis e prontos para uso pode ajudar a atrair mais desenvolvedores. Atualmente, a maioria dos desenvolvedores geralmente usa o OPRU SDK para construir novas camadas 2 ou 3 porque a infraestrutura correspondente é fácil de gerenciar.

Sem construir a sua própria infraestrutura ZK, estes enormes projetos ZK precisariam pagar taxas elevadas a fornecedores de computação terceiros. Eles também são limitados na velocidade de desenvolvimento porque nem sempre podem personalizar sua infraestrutura para melhorar ainda mais o desempenho e reduzir os custos de prova.

Quem tem maior necessidade de provas de conhecimento zero?

**Além das redes ZKRU e da camada 1, vimos recentemente mais aplicações emergentes à prova de conhecimento zero. Todos eles têm uma enorme necessidade de geração de provas. **

Os coprocessadores de conhecimento zero permitem que desenvolvedores de contratos inteligentes acessem estados anteriores de blockchain sem confiança. Um coprocessador de conhecimento zero gera provas de conhecimento zero para esses estados anteriores do blockchain. Esta pode ser uma alternativa mais segura e menos confiável aos gráficos.

A autenticação de conhecimento zero ajuda os usuários a trazer dados fora da cadeia ou informações de identidade para o blockchain. Depois que o autenticador verifica esses dados fora da cadeia, uma prova de conhecimento zero é gerada para eles e colocada na blockchain.

O aprendizado de máquina com conhecimento zero torna possível o raciocínio em cadeia. O provedor de computação realiza a computação de ML fora da cadeia, gera uma prova de conhecimento zero para ela e, em seguida, publica a prova no blockchain.

A ponte de conhecimento zero é uma versão mais segura da ponte de cadeia cruzada. Ele gera uma prova de armazenamento ou mesmo uma prova de consenso para a cadeia de origem e a coloca na cadeia de destino. Isso pode substituir a atual ponte de cadeia cruzada.

O que há de tão especial nas redes de prova descentralizadas?

Na indústria blockchain, a descentralização é a narrativa mais popular. A descentralização traz muitos benefícios:

• segurança
• Resistência à censura
• Privacidade

As provas de conhecimento zero são diferentes de outros cálculos gerais. ZK é inerentemente seguro. Qualquer pessoa pode verificar uma prova de forma fácil e rápida, garantindo a honestidade do provador. No domínio do ZK, a descentralização não é um pré-requisito para a segurança.

As provas de conhecimento zero concentram-se em detalhes complexos de baixo nível, estruturados em circuitos. Embora o conteúdo dentro desses circuitos seja extremamente difícil de censurar, a censura ainda pode ser implementada de forma eficaz gerando solicitantes contra provas ZK.

A privacidade pode ser um problema para redes de prova porque os usuários enviam entradas privadas para a rede de prova. A solução ideal seria gerar a prova localmente para evitar qualquer vazamento de dados. Isto desafiará o desempenho local. Outras soluções podem ser um novo protocolo de computação multipartidário de conhecimento zero ou a geração de provas em um ambiente de execução confiável. Uma rede de prova descentralizada não pode trazer mais privacidade.

Deixando a narrativa de lado, a resistência à censura é provavelmente a principal razão para a construção de uma rede de provas descentralizada. A tecnologia à prova de conhecimento zero ainda está na sua infância e até agora não observamos qualquer forma de censura neste espaço. No entanto, o principal desafio que impede o desenvolvimento de provas de conhecimento zero é o desempenho. A introdução de uma rede de provas descentralizada pode levar a um aumento nos requisitos computacionais para a geração de provas.

para concluir

A aplicação da prova de conhecimento zero está se desenvolvendo rapidamente e tem uma ampla gama de aplicações. Esperamos ver provas de conhecimento zero sendo integradas em diferentes pilhas de tecnologia. Já vimos ZK camada 1, rede ZK de 2 camadas, ZKML, ZKVM, ZK-Email. Os desenvolvedores também estão construindo oráculos ZK, fontes de dados ZK e bancos de dados ZK. Estamos no caminho de “ZKificar tudo”. A sobrecarga computacional introduzida pelo ZK força os desenvolvedores a implantar seus circuitos em servidores de última geração. Como resultado, esperamos que a demanda por infraestrutura à prova de ZK em nuvem aumente para ajudar os desenvolvedores a escapar das complexidades de operação dessas infraestruturas.

Nesta área, nossos insights incluem:

• Proof Markets e Proof Networks são duas abordagens principais que podem ajudar os desenvolvedores de dApp ZK a ficarem longe da complexidade da infraestrutura.
• Prevemos que haverá uma abordagem híbrida que combina mecanismos de rede de prova e de mercado de prova.
• Nem todos os desenvolvedores ZK dApp são adequados para usar a infraestrutura ZK em nuvem. Projetos de tamanho médio com tráfego estável podem hospedar servidores automaticamente para reduzir custos.
• Os líderes em infraestrutura ZK em nuvem serão aqueles projetos que precisam gerar grandes quantidades de provas ZK, como o ZKRU líder. Eles têm um incentivo financeiro para fazer esse negócio.
• A descentralização é a narrativa dominante no espaço criptográfico porque a descentralização traz propriedades como privacidade, resistência à censura e segurança. Acontece que ZK já possui alguns desses recursos. Atualmente, o ponto de venda do mercado de provas descentralizado é a resistência à censura. **
• A popularidade da infraestrutura à prova de Cloud ZK está intimamente relacionada ao número de ZK dApps atualmente no mercado. Embora alguns projetos inicialmente destaquem sua infraestrutura em nuvem à prova de ZK como um recurso principal, muitos acabarão por se concentrar em outras novas narrativas.