ZKP:一文讀懂Opside的ZK-PoW算法_Qrolli

Opside提出的ZK-PoW算法，具有以下優勢：

一個市場化的ZK算力定價機制，不但可以用于擴容（ZK-Rollup），在未來也可以應用于AI（ZKML）

為即將到來的ZK-Rollup（尤其是zkEVM）的大規模爆發提供了海量算力平臺；同時也為大量閑置的礦工提供了新的挖礦場景

ZKP的兩步提交算法，為ZK-Rollup提供了標準的去中心化Prover機制

優化的ZKP計算與提交機制，將生成ZKP的效率提高了80% 

當前，以太坊主網上已經有多個ZK-Rollups在運行了，包括Polygon zkEVM以及zkSync era。然而實際上目前絕大部分的ZK-Rollup項目都沒有實現去中心化的prover。例如Polygon zkEVM的beta mainnet中依靠trusted aggregator來提交ZKP，zkSync era也是類似。

Marathon Digital 2023年3月生產825枚比特幣:金色財經報道，比特幣礦企Marathon Digital宣稱，2023年3月生產825枚比特幣，環比增加21%；截至2023年3月31日，將不受限制的比特幣持有量增加到11,466枚比特幣(約3.265億美元)。[2023/4/4 13:43:29]

當ZK-Rollup數量不多的時候，中心化的prover是可行的。但是隨著ZK擴容技術的成熟，特別是未來一到兩年時間內zkEVM技術的逐漸落地，ZK-Rollup數量將迎來非常可觀的增長。在海量ZK-Rollup的情況下，中心化的prover也會引發很多問題：

首先，prover成本高昂，且需要專業的設備與機房，不是每一個ZK-Rollup的運營者都具有維護一個中心化的prover集群的能力。因此我們需要專業的礦工來承擔未來海量的ZK-Rollup的算力需求

其次，如果只有一個prover，那么單節點宕機就會造成整個ZK-Rollup的交易無法被確認。我們需要一個去中心化Prover機制來鼓勵多個礦工同時參與一個ZKP的計算，并獲得對應的獎勵。

Alchemy推出Web3開發工具包Alchemy SDK:2月9日消息，Web3 基礎設施公司 Alchemy 推出 Web3 開發工具包 Alchemy SDK，Alchemy SDK 建立在 Ethers.js SDK 之上。該 SDK 目前支持Ethereum、Polygon、Optimism、Arbitrum 和Astar 區塊鏈。[2023/2/10 11:57:58]

最后，我們需要一個標準化的ZKP優化算法，來提升整體的硬件效率。

作為一條高度去中心化的公鏈，Ethereum已經擁擠不堪，gas fee極其昂貴。很多Web3應用，尤其是金融衍生品、Game、社交網絡等，需要往layer 2 或者其他公鏈遷移。其實，單純提供高性能和低gas的執行環境并不難，一些中心化的方案可以很容易做到這一點。難的是如何在保證高性能和低gas同時，保持高度的去中心化程度。

在Opside 的設計中，每一個 Web3 應用都可以擁有一個專屬的 ZK-Rollup，并且可以自由選擇base chain。目前，Opside支持4 條base chain，分別是Ethereum、Opside、BNB chain、Polygon。也就是說，開發者可以選擇在這4 條公鏈上面部署自己的ZK-Rollup。為了支撐數量眾多的ZK-Rollups 帶來的海量硬件資源的需求，Opside 還提供了一個統一的 ZKP 算力市場，鼓勵Miner來為這些ZK-Rollups 生成 ZKP。

經合組織呼吁就加密貨幣政策開展國際合作:12月15日消息，經濟合作與發展組織（OECD）發布一份新報告，分析Terra、Celsius、Three Arrows Capital、FTX等事件及其影響。報告稱，雖然目前加密公司倒閉對傳統金融影響不大，但是未來隨著加密行業與傳統金融的聯系越來越緊密，下一次加密崩潰可能會導致更廣泛的金融不穩定。“如果情況發生變化，未來更大的加密資產市場出現類似動蕩，可能會對金融穩定產生影響。”經合組織聲稱“迫切需要采取政策行動”，特別是保護散戶投資者。

經合組織呼吁在加密貨幣政策方面進行國際合作，以避免監管套利機會，并避免全球各地的監管分散。（The Block）[2022/12/15 21:46:40]

Opside采用了PoS和PoW混合共識。其中PoS部分是基于ETH 2.0 的共識改進的。因此，Opside將擁有超過10 w多個validator來提供海量的數據可用性，同時具有高度的去中心化程度。

在Pre-Alpha測試網階段，根據PoW算法，一個Opside區塊內，每個Rollup會按照一定規則提交一個sequence。所有sequence根據當前Rollup slots注冊數量來以及包含的batch數量來劃分當前區塊的PoW獎勵。當然，可能某些rollup在某些區塊沒有提交sequence，因此PoW實際的通脹會低于預期。

美股開盤，道指開跌約180點:金色財經報道，行情顯示，美股開盤，道指開跌約180點，納指開跌0.7%，標普500指數開跌0.75%。[2022/11/28 21:07:59]

Miner可以自由選擇參與其中一個或者多個Rollup的ZKP計算。在未來，各個sequence將根據對應的ZK-Rollup類型、所包含的Rollup交易數量、gas使用量等進行工作量預估，從而對不同sequence進行不同的定價。

為了避免Miner相關的惡意行為，Miner需要在一個特殊的系統合約中注冊，并質押代幣。Miner需要在系統合約中為一個Rollup質押相應的token，才可以為該Rollup提交ZKP。Miner提交ZKP獲得的獎勵也將依據質押量比例來分配，從而避免Miner多次提交ZKP的惡意行為。

更多細節請參考Opside Tokenomics

為了鼓勵多個礦工同時參與一個ZKP的計算任務，Opside提出了一個兩步提交的ZKP驗證機制。一個ZKP對應的PoW獎勵份額，會按照一定規則分配給有效ZKP的提交者，也就是礦工。

報告：大多數機構投資者持有或計劃購買加密貨幣:金色財經報道，Cointelegraph Research對全球84位專業投資者進行的最新調查顯示，43%的受訪者已經擁有數字資產。在受訪者管理的3160億美元資產中，3.3%（約104.2億美元）投資于加密貨幣。一些接受調查的投資者報告稱擁有超過50%的數字資產敞口，整體受訪者加密敞口的中位百分比約為3%。

調查顯示，風險回報率是投資加密貨幣時的首要考慮因素，44%的受訪者認為這一因素“非常重要”，其他被認為不太重要的因素是“多元化”和“公司相信這項技術在未來會很重要”。此外，流動性風險被證明是加密采用的最大障礙，51%的受訪者認為它們非常重要。[2022/10/20 16:30:56]

1. 提交proofhash：在一個時間窗口內，對于某個sequence，允許多個礦工參與zero-knowledge proof的計算。各個礦工計算出proof之后，并不直接提交原始的proof，而是計算（proof / address）的proofhash，并向合約提交proofhash。

2. 提交ZKP：在時間窗口后，礦工提交原始的proof，并與之前提交的proofhash進行驗證。驗證通過的礦工都可以得到PoW獎勵，獎勵金額按照礦工質押量的比例來分配。

更多細節請參考ZKP's Two-Step Submission Algorithm

Rollup的智能合約驗證ZKP的時候，如果提交的是原始proof數據，就有可能引發鏈上攻擊行為。為了防止惡意攻擊行為，ZK-Rollup往往需要進行額外的工作量來隱藏原始的proof數據。有一種解決方案是，礦工提交的ZKP包含了對礦工地址的聚合結果。Opside提出的ZKP的兩步提交算法，則巧妙地采用了先提交+后驗證的模式，不再需要對proof和地址做類似的不必要的聚合計算。

此外，在一些開源的zkEVM中，ZKP的計算與提交都是串行的。當ZK-Rollup提交了大量的sequence時，礦工無法同時計算多個ZKP。在Opside中，ZKP的兩步提交算法實現了ZKP的并行計算與串行提交，允許礦機同時執行多個ZKP生成任務，從而大大加速了ZKP的生成效率。

Opside團隊還對ZKP遞歸聚合算法進行了一系列的優化，充分提升了集群內機器資源的利用率，進一步提高了ZKP的計算速度。

在實際的壓測環境中，礦工擁有20 臺128 core CPU + 1 TB RAM組成的機器集群，測試交易穩定在27.8 TPS約40 分鐘。在相同條件下，Opside將交易的平均確認時間從約5-6 分鐘降低到了約3 分鐘，ZKP生成效率提高了約80% 。在未來，隨著更多ZK-Rollup以及礦工的加入，ZK算力市場的需求端和供給端的規模將進一步擴大，Opside的PoW算法帶來的效率提升將體現得更加明顯。

Opside提出的ZK-PoW算法，創造性地定義了一個市場化的ZK算力定價機制。這個算力市場為即將到來的ZK-Rollup（尤其是zkEVM）的大規模爆發提供了海量算力平臺；同時也為大量閑置的礦工提供了新的挖礦場景。

ZKP的兩步提交算法，為ZK-Rollup提供了標準的去中心化Prover機制，鼓勵更多的礦工提供穩定、持續的ZKP算力。同時，優化的ZKP計算與提交機制，將生成ZKP的效率提高了80% 

在未來，Opside的PoW機制的應用場景可以輕易地拓展，不但可以用于擴容（ZK-Rollup），在未來也可以應用于AI（ZKML）。

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