ZKP:L2 与 ALEO 零知识证明 ZKP 挖矿的未来

来源：吴说区块链

在公链赛道，零知识证明的路线已经十分清晰。未来大概率会形成以以太坊L1为核心保证安全性，在L2上部署ZKP以实现隐私功能的局面。除L2之外使用ZKP的公链还包括Aleo、Mina和Filecoin。

随着以太坊结束POW，而ZKP又需要大量算力维持，因此可预见的将来，ZKP将承担大量GPU算力。Messari在6月份的文章《WhatWillEthereumMinersdoAfterTheMerge?》中分析过ZKP承接以太坊算力的可行性。

“随着用户寻求更具表现力、高性能和私密性的计算，使用ZKP的复杂性将会增加。这将导致生成证明的速度变慢，需要使用专门的硬件才能及时生成证明。当比特币首次推出时，任何拥有标准CPU/GPU的人都可以挖掘比特币。最终，专业矿工开发了更高效的硬件，这使得CPU/GPU挖矿不再盈利。ZK挖矿很可能遵循类似的路径，从标准GPU矿工开始，然后开发更高效的矿机。ZKP仍处于起步阶段，但Paradigm预测ZK矿工/证明者市场在将来可能会增长到相当于PoW采矿市场的规模。”

Zeko Labs与O(1) Labs、dcSpark合作推出L2 ZK Rollup生态系统Zeko:7月27日消息，Zeko Labs 与 Mina 开发团队 O(1) Labs 和 dcSpark 合作，推出专门为零知识应用程序（zkApps）设计的 L2 ZK Rollup 生态系统 Zeko，由 Mina Protocol 进行结算，Zeko 将允许开发人员大规模构建具有可编程隐私性的去中心化应用程序。[2023/7/27 16:01:25]

对比FPGA和GPU，顶级FPGA的硬件成本仅为顶级GPU的1/3，且能耗比超出GPU10倍。对比FPGA和ASIC，ASIC在编程时是一次性的，而ZKP的代码不像比特币那样稳定不变，且不同ZKP的逻辑也存在差异，显然ASIC不适合这种多变的业务。而FPGA只需简单地刷新就可以修改程序，这意味着可以兼容多套ZKP逻辑。

因此更长远的未来，FPGA有可能统治ZKP矿业，然而FPGA编程难度较大，目前该技术尚不成熟。短期内，GPU将会是ZKP矿业的主要设备。对于那些曾经的以太坊矿工，相较于将算力投入到如ETC或ETHW等被抛弃的公链上，他们自然有更大的商业动机去支持ZKP公链。

以太坊L2 NFT平台Mint Square宣布集成zkSync网络:4月7日消息，以太坊L2NFT平台Mint Square宣布集成zkSync网络，现已发布测试版。测试版现包含NFT铸造和交易功能。[2022/4/7 14:09:33]

L2ZKP

当前ZK-Rollup的Proof和Batch提交过程目前是中心化的，由单一的Sequencer来决定提交的顺序。如果要扩大矿工规模，这个过程需要实现去中心化，即任何矿工可以向L1提交Proof。关于如何实现去中心化，Vitalik曾提出过一些建议，例如成立一个DAO来进行定期的Sequencer决定权拍卖，或是随机分配给其中一个节点而节点被选中的概率则和它存入Rollup的ETH数量成正比。然而无论哪种方式本质上都属于POS机制，即由质押量的大小决定收入的高低，这与传统挖矿方式有所不同。

当前，采用ZK-Rollup的主要L2包括zkSync和StarkNet。

数据：三月份以太坊L2 Gas消耗创历史新高:4月1日消息，据DuneAnalytics数据，三月份以太坊L2网络Gas消耗达349.29亿gas，创历史新高。

该统计包含的L2网络及协议为：Arbitrum、Aztec、DeversiFi、BobaNetwork、DyDx、ImmutableX、Loopring、Optimism、Metis A.、PolygonHermez、Sorare、ZkSwap以及ZkSync。[2022/4/1 14:31:30]

zkSync的日常运行取决于为区块生成零知识证明的计算服务提供商，即“StichtingZKSync”，这是一家在阿姆斯特丹注册的非营利性荷兰基金会。根据开发团队MatterLabs的发展路线图，zkSync未来计划通过引入一个独立的共识机制来实现去中心化，该机制具有两个不同的角色：验证者和Guardians。验证者负责将交易打包成块并为其生成零知识证明，他们的节点必须在具有良好互联网带宽的安全环境中运行，也就是我们通常理解的大矿池。

L2 Labs在以太坊测试网Ropsten上推出Layer2 平台ZKSwap:L2 Labs昨日在以太坊测试网Ropsten上推出了Layer2去中心化交易平台ZKSwap。据悉，ZKSwap通过ZK-Rollup技术把所有ERC-20 token转移到Layer2上，再基于不断生成的零知识证明来保证Layer1和Layer2状态的一致性。ZKSwap有这样几个特点：零gas费用；TPS理论上达到每秒6000笔；所有交易都迁移到Layer2，所以可以实现实时交易。[2020/11/17 21:04:23]

Guardians是zkSync的Token持有者，根据Token份额来提名验证者。Guardians的节点可以在普通电脑或云服务器上运行，不需要专门的服务商，因此不容易被审查。反之，Guardians可以通过监控交易数据选出不受审查的验证者节点。

StarkNet在去中心化道路上同样需要发行Token。目前，StarkNet手续费使用ETH支付，之后或许会使用StarkNet原生Token，也可能同时支持原生Token和ETH支付。Token除了用来支付手续费以外，还可以通过质押来对包括交易排序、STARK证明等做主投票决定，提高网络完全性和抗审查性。

YFII Pool2 收到首批Balancer（BAL）奖励，社区将提案分配方式:9月3日，聚合器项目DFI.Money（YFII）收到首批Balancer（BAL）奖励，共计BAL 679.83个，价值21814美元。该奖励来源于YFII/DAI矿池，后续每周都将收到。社区目前正在商讨奖励分派方式。此前消息，在DFI.Money（YFII）Pool2提供流动性进行挖矿，可以同时获得YFII和BAL奖励。[2020/9/3]

参考由Ohad提出的一则提案：添加基于BFT的定序器，排序者根据他们的股份进行选择，为每个插槽选择特定序列器。这个过程当中，网络会添加一个slashing规则，尽可能以最佳方式在定序器和证明者之间耦合激励。

ALEOZKP

ZKP挖矿中今年比较火的项目还有一个ALEO。ALEO是一条隐私公链，目前隐私公链赛道还没有一条公链能够脱颖而出，无论是oasis、secretnetwork还是platon，都没有真正实现隐私功能的dapp。ALEO也是如此，暂时还没有什么实用价值，不过与其他隐私公链不同的是，它的共识机制与传统的PoW类似，都需要算力进行维持。区别在于ALEO挖矿底层计算不是任意的哈希函数，而是知识证明，因此它不仅可以充当PoW以确保网络共识，还可以提供给定区块中包含交易的验证。

ALEO相较于L2的ZKP有一大优势，即挖矿算法更简单。在验证区块时，算法会产生一个随机数，通过ZK计算后最终结果若小于目标值则计算正确，最先计算完成的节点拥有出块权力。矿机每次在验证一个区块时都只需生成一个随机数即可开始计算，这种挖矿逻辑在形式上与比特币没有太大差别。

而L2的ZKP计算则不然。L2面对的是一批次的交易，因此在验证时需要对每笔交易都进行ZKP，最后打包上传L1。这个过程就涉及并行计算的问题，因为即使单个CPU性能极强也不可能对成千上万笔交易进行逐个验证，必须通过像GPU这样拥有多个运算单元的设备进行并行运算。不过，虽然GPU是目前最适合ZKP挖矿的设备，但为了适应L2挖矿还需要进一步的算法优化以实现并行运算。ALEO在这一方面就具有很大的优势，它不需要并行运算，因此GPU矿机可以几乎无缝对接。在隐私公链与ZKL2均不成熟的今天，那些闲置的ETH矿机或许更有动力将算力接入ALEO矿池。

然而，这一切是建立在ZKL2尚未成熟的前提下，由于ETH生态繁荣，只要L2上线，L1上的dapps就可直接迁移过来。而ALEO则不然，即使隐私公链技术成熟，团队仍然需要投入大量的金钱来搭建整个生态，这显然是ALEO的一大劣势。我们可以将之称作ETH系的生态护城河：无论是什么类型的L2，只要能在原先的底层公链技术上加上ZK，那么天然就存在价值捕获能力了。这是ALEO等L1所不具备的。

总结

随着抗审查需求的逐渐扩大，未来隐私赛道一定能成为革命性应用。目前，隐私证明中最具有可行性的就是ZKP，它需要大量的算力来维持，因此ZKP挖矿很可能成为和当初ETH挖矿规模相当的产业。

ZKP挖矿最需要解决的是去中心化问题，目前zkSync和StarkNet已经发布了相关的路线图。从逻辑上看，要想实现去中心化，发行Token是必不可少的。Token不只是用来维持共识，还可以用来监管挖矿节点，一定程度上提高抗审查性。

挖矿设备中，性价比最高的当属FPGA，然而考虑到FPGA编程难度极大，且由于GPU闲置矿机较多，短期内GPU更有可能统治该产业。

公链中，ZKP挖矿可以被任何ZK系列的L2采用，但L1目前只有ALEO允许。相比之下，ALEO不需要并行计算，因此闲置的GPU矿机可以无缝对接。而L2在生态方面更具优势，用户基础更大，风险更小。

参考：

https://www.paradigm.xyz/2022/04/zk-hardware

https://messari.io/report/what-will-ethereum-miners-do-after-the-merge

https://docs.zksync.io/userdocs/decentralization/

https://community.starknet.io/t/starknet-decentralization-tendermint-based-suggestion/998

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