Un análisis en profundidad del algoritmo ZK-PoW de Opside

El algoritmo ZK-PoW (Prueba de trabajo) propuesto por Opside ofrece las siguientes ventajas:

• Un mecanismo de fijación de precios de potencia informática ZK impulsado por el mercado, que se puede utilizar para escalabilidad (ZK-Rollup) y aplicaciones futuras en IA (ZKML).
• Proporciona una plataforma de potencia informática masiva para la próxima explosión de ZK-Rollup, particularmente zkEVM, y ofrece nuevos escenarios de minería para una gran cantidad de mineros inactivos.
• El algoritmo de compromiso de dos pasos para pruebas de conocimiento cero (ZKP) proporciona un mecanismo de prueba descentralizado estandarizado para ZK-Rollup.
• Los mecanismos optimizados de cálculo y envío de ZKP han mejorado la eficiencia de generación de ZKP en un 80 %.
  

¿Por qué necesitamos el algoritmo PoW de la potencia informática de ZK?

Actualmente, hay múltiples ZK-Rollups ejecutándose en la red principal de Ethereum, incluida la era Polygon zkEVM y zkSync. Sin embargo, la mayoría de estos proyectos ZK-Rollup no han implementado un probador descentralizado. Por ejemplo, en la red principal beta de Polygon zkEVM, se confía en agregadores confiables para enviar ZKP, y la era zkSync sigue un enfoque similar.

Si bien los probadores centralizados son factibles cuando la cantidad de ZK-Rollups es pequeña, con la maduración de las tecnologías de escalabilidad ZK, especialmente la implementación gradual de zkEVM en los próximos uno o dos años, la cantidad de ZK-Rollups experimentará un crecimiento significativo. En el caso de una gran cantidad de ZK-Rollups, los probadores centralizados plantearán varios problemas:

En primer lugar, el costo de los probadores es alto y mantener un grupo de probadores centralizado requiere equipos e instalaciones especializados. No todos los operadores de ZK-Rollup tienen la capacidad de mantener una configuración de probador tan centralizada. Por lo tanto, necesitamos mineros profesionales para satisfacer la demanda de potencia informática del futuro ecosistema ZK-Rollup masivo.

En segundo lugar, si solo hay un probador, la falla de un solo nodo podría resultar en la incapacidad de confirmar transacciones para todo el ZK-Rollup. Necesitamos un mecanismo probador descentralizado para alentar a varios mineros a participar en el cálculo de un ZKP simultáneamente y recibir las recompensas correspondientes. Por último, requerimos un algoritmo de optimización ZKP estandarizado para mejorar la eficiencia general del hardware.

Algoritmo ZK-PoW de Opside

Como una cadena de bloques pública altamente descentralizada, Ethereum se ha congestionado y las tarifas de gas se han vuelto extremadamente caras. Muchas aplicaciones Web3, especialmente los derivados financieros, juegos, redes sociales y otros, necesitan migrar a la capa 2 u otras cadenas públicas. En realidad, proporcionar un entorno de ejecución de alto rendimiento y bajo consumo de gas por sí solo no es difícil, ya que algunas soluciones centralizadas pueden lograrlo fácilmente. El desafío radica en mantener un alto nivel de descentralización al mismo tiempo que se garantiza un alto rendimiento y bajas tarifas de gas.

En el diseño de Opside, cada aplicación Web3 puede tener su ZK-Rollup dedicado y la libertad de elegir una cadena base. Actualmente, Opside admite cuatro cadenas base: Ethereum, Opside, BNB Chain y Polygon. Esto significa que los desarrolladores pueden optar por implementar su ZK-Rollup en cualquiera de estas cuatro cadenas públicas. Para respaldar la demanda de recursos de hardware masivos resultantes de una gran cantidad de ZK-Rollups, Opside también proporciona un mercado de poder de cómputo ZKP unificado, alentando a los mineros a generar ZKP para estos ZK-Rollups.

Mecanismo de distribución de recompensas para PoW

Opside emplea un consenso híbrido de PoS y PoW. La parte PoS se basa en la mejora consensuada de ETH2.0. Como resultado, Opside tendrá más de 100 000 validadores para proporcionar una disponibilidad masiva de datos mientras mantiene un alto nivel de descentralización.

Durante la fase de la red de prueba Pre-Alpha, según el algoritmo PoW, cada resumen dentro de un bloque Opside enviará una secuencia de acuerdo con ciertas reglas. Las recompensas de PoW para el bloque actual se dividen entre las secuencias según la cantidad de espacios acumulativos registrados y la cantidad de lotes incluidos. Sin embargo, es posible que ciertos Rollups no presenten una secuencia en algunos bloques, lo que resulta en una inflación real más baja de lo esperado.

Los mineros son libres de elegir participar en el cálculo ZKP de uno o varios Rollups. En el futuro, cada secuencia tendrá un precio diferente según el tipo de ZK-Rollup correspondiente, la cantidad de transacciones de Rollup incluidas, el uso de gas y otros factores para estimar la carga de trabajo.

Para evitar el comportamiento malicioso de los mineros, deben registrarse y apostar tokens en un contrato de sistema especial. Los mineros deben apostar los tokens correspondientes para un Rollup en el contrato del sistema para poder enviar ZKP para ese Rollup. Las recompensas que reciben los mineros por enviar ZKP también se distribuirán en función de la proporción de sus participaciones, evitando así el comportamiento malicioso de los mineros que envían ZKP varias veces.

Para obtener más detalles, consulte Opside Tokenomics .

El algoritmo de confirmación de dos pasos para ZKP: mecanismo de prueba descentralizado estándar

Para alentar a varios mineros a participar simultáneamente en el cálculo de un ZKP, Opside propone un mecanismo de verificación de ZKP de dos pasos. La asignación de recompensa PoW correspondiente a un ZKP se distribuye al remitente, es decir, al minero, de un ZKP válido según ciertas reglas.

1. Enviar prueba de hash: dentro de una ventana de tiempo específica para una secuencia determinada, se permite que varios mineros participen en el cálculo de la prueba de conocimiento cero. En lugar de enviar directamente la prueba original, cada minero calcula el hash de prueba de (prueba/dirección) y lo envía al contrato.
   
2. Enviar ZKP: después de la ventana de tiempo, los mineros envían la prueba original y la verifican con el proofhash enviado anteriormente. Los mineros cuyas pruebas pasan el proceso de verificación son elegibles para recompensas PoW, que se distribuyen proporcionalmente en función de la cantidad que hayan apostado.

Para obtener más detalles, consulte el Algoritmo de envío de dos pasos de ZKP .

Algoritmo de generación ZKP optimizado: aumento del 80 % en la eficiencia minera

Cuando el contrato inteligente de un Rollup verifica un ZKP, el envío de los datos de prueba originales puede potencialmente desencadenar ataques en cadena. Para evitar el comportamiento malicioso, los ZK-Rollups a menudo requieren un esfuerzo computacional adicional para ofuscar los datos de prueba originales. Un enfoque es incluir una agregación de la dirección del minero en el ZKP presentado. El algoritmo de envío de dos pasos de Opside para ZKP adopta ingeniosamente un modelo de enviar primero, verificar después, eliminando la necesidad de cálculos de agregación innecesarios de la prueba y la dirección.

Además, en algunas implementaciones de zkEVM de código abierto, los cálculos y envíos de ZKP se realizan secuencialmente. Esto significa que cuando un ZK-Rollup envía una gran cantidad de secuencias, los mineros no pueden calcular varios ZKP simultáneamente. En Opside, el algoritmo de envío de dos pasos permite cálculos de ZKP paralelos y envíos secuenciales, lo que permite a los mineros ejecutar múltiples tareas de generación de ZKP al mismo tiempo, acelerando significativamente la eficiencia de generación de ZKP.

El equipo de Opside también realizó una serie de optimizaciones para el algoritmo de agregación recursiva ZKP, maximizando la utilización de los recursos del clúster y mejorando aún más la velocidad de los cálculos ZKP.

En entornos de pruebas de estrés del mundo real, los mineros tienen un grupo de 20 máquinas que consta de CPU de 128 núcleos y 1 TB de RAM. La tasa de transacción probada se estabilizó en alrededor de 27,8 TPS durante aproximadamente 40 minutos. Bajo las mismas condiciones, Opside redujo el tiempo promedio de confirmación de las transacciones de alrededor de 5-6 minutos a aproximadamente 3 minutos, lo que resultó en un aumento de aproximadamente el 80 % en la eficiencia de generación de ZKP. En el futuro, a medida que más ZK-Rollups y mineros se unan al mercado de potencia informática de ZK, las mejoras de eficiencia que trae el algoritmo PoW de Opside serán aún más evidentes.

Resumen

Opside ha propuesto un algoritmo ZK-PoW que define de manera creativa un mecanismo de fijación de precios basado en el mercado para la potencia informática de ZK. Este mercado de potencia informática proporciona una plataforma masiva para el próximo aumento de ZK-Rollups, especialmente zkEVM, al tiempo que ofrece un nuevo escenario de minería para los mineros inactivos.

El algoritmo de envío de dos pasos para ZKP proporciona un mecanismo de prueba descentralizado estandarizado para ZK-Rollups, lo que alienta a más mineros a contribuir con potencia informática ZKP estable y continua. Además, el mecanismo optimizado de cálculo y envío de ZKP ha mejorado la eficiencia de la generación de ZKP en un 80 %.

En el futuro, el mecanismo PoW de Opside se puede expandir fácilmente a otras aplicaciones, no solo para escalabilidad (ZK-Rollup) sino también para IA (ZKML).