Phân tích chuyên sâu về thuật toán ZK-PoW của Opside

Thuật toán ZK-PoW(Proof-of-Work) được đề xuất của Opside cung cấp các ưu điểm sau:

• Cơ chế định giá sức mạnh điện toán ZK dựa trên thị trường, có thể được sử dụng cho khả năng mở rộng (ZK-Rollup) và các ứng dụng trong tương lai trong AI (ZKML).
• Nó cung cấp một nền tảng sức mạnh tính toán khổng lồ cho sự bùng nổ sắp tới của ZK-Rollup, đặc biệt là zkEVM và cung cấp các kịch bản khai thác mới cho một số lượng lớn các công cụ khai thác nhàn rỗi.
• Thuật toán cam kết hai bước cho Zero-Knowledge Proofs (ZKP) cung cấp cơ chế Prover phi tập trung được tiêu chuẩn hóa cho ZK-Rollup.
• Các cơ chế đệ trình và tính toán ZKP được tối ưu hóa đã cải thiện 80% hiệu suất tạo ZKP.
  

Tại sao chúng ta cần thuật toán PoW của sức mạnh tính toán ZK?

Hiện tại, có nhiều ZK-Rollup chạy trên mạng chính Ethereum, bao gồm Polygon zkEVM và zkSync era. Tuy nhiên, phần lớn các dự án ZK-Rollup này chưa triển khai một chứng minh phi tập trung. Ví dụ: trong mạng chính beta của Polygon zkEVM, các trình tổng hợp đáng tin cậy được dựa vào để gửi ZKP và thời đại zkSync cũng tuân theo cách tiếp cận tương tự.

Mặc dù các chứng minh tập trung khả thi khi số lượng ZK-Rollup nhỏ, nhưng với sự trưởng thành của các công nghệ có khả năng mở rộng ZK, đặc biệt là việc triển khai dần dần zkEVM trong một đến hai năm tới, số lượng ZK-Rollup sẽ tăng trưởng đáng kể. Trong trường hợp có một số lượng lớn ZK-Rollups, các bộ chuẩn hóa tập trung sẽ đặt ra một số vấn đề:

Thứ nhất, chi phí mẫu chứng cao, và việc duy trì cụm mẫu tập trung đòi hỏi phải có trang thiết bị và cơ sở vật chất chuyên dụng. Không phải mọi nhà điều hành ZK-Rollup đều có khả năng duy trì thiết lập chứng minh tập trung như vậy. Do đó, chúng tôi cần những người khai thác chuyên nghiệp để đáp ứng nhu cầu về sức mạnh tính toán của hệ sinh thái ZK-Rollup khổng lồ trong tương lai.

Thứ hai, nếu chỉ có một minh chứng, thì một lỗi nút đơn lẻ có thể dẫn đến việc không thể xác nhận giao dịch cho toàn bộ ZK-Rollup. Chúng tôi cần một cơ chế chứng minh phi tập trung để khuyến khích nhiều người khai thác tham gia vào việc tính toán ZKP đồng thời và nhận phần thưởng tương ứng. Cuối cùng, chúng tôi yêu cầu thuật toán tối ưu hóa ZKP được tiêu chuẩn hóa để nâng cao hiệu quả phần cứng tổng thể.

Thuật toán ZK-PoW của Opside

Là một chuỗi khối công khai phi tập trung cao, Ethereum đã trở nên tắc nghẽn và phí gas trở nên cực kỳ đắt đỏ. Nhiều ứng dụng Web3, đặc biệt là các công cụ phái sinh tài chính, trò chơi, mạng xã hội và các ứng dụng khác, cần chuyển sang lớp 2 hoặc các chuỗi công khai khác. Trên thực tế, việc cung cấp một môi trường thực thi hiệu suất cao và ít gas không phải là khó, vì một số giải pháp tập trung có thể dễ dàng đạt được điều này. Thách thức nằm ở việc duy trì mức độ phân quyền cao đồng thời đảm bảo hiệu suất cao và phí gas thấp.

Trong thiết kế của Opside, mỗi ứng dụng Web3 có thể có ZK-Rollup chuyên dụng và quyền tự do chọn chuỗi cơ sở. Hiện tại, Opside hỗ trợ bốn chuỗi cơ sở: Ethereum, Opside, BNB Chain và Polygon. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể chọn triển khai ZK-Rollup của họ trên bất kỳ chuỗi nào trong số bốn chuỗi công khai này. Để hỗ trợ nhu cầu về tài nguyên phần cứng khổng lồ do số lượng lớn các ZK-Rollup, Opside cũng cung cấp một thị trường điện toán ZKP thống nhất, khuyến khích các thợ mỏ tạo ZKP cho các ZK-Rollup này.

Cơ chế phân phối phần thưởng cho PoW

Opside sử dụng sự đồng thuận kết hợp giữa PoS và PoW. Phần PoS dựa trên sự cải tiến đồng thuận của ETH2.0. Kết quả là, Opside sẽ có hơn 100.000 trình xác thực để cung cấp tính khả dụng của dữ liệu lớn trong khi vẫn duy trì mức độ phân cấp cao.

Trong giai đoạn mạng thử nghiệm Pre-Alpha, dựa trên thuật toán PoW, mỗi Rollup trong một khối Opside sẽ gửi một chuỗi theo các quy tắc nhất định. Phần thưởng PoW cho khối hiện tại được chia cho các chuỗi dựa trên số lượng vị trí Tổng số đã đăng ký và số lượng lô được bao gồm. Tuy nhiên, có thể một số Tổng số nhất định không thể gửi trình tự trong một số khối, dẫn đến lạm phát thực tế thấp hơn dự kiến.

Người khai thác được tự do lựa chọn tham gia tính toán ZKP của một hoặc nhiều Rollup. Trong tương lai, mỗi chuỗi sẽ có giá khác nhau dựa trên loại ZK-Rollup tương ứng, số lượng giao dịch Rollup được bao gồm, mức sử dụng gas và các yếu tố khác để ước tính khối lượng công việc.

Để ngăn chặn hành vi nguy hiểm từ Thợ mỏ, họ cần đăng ký và đặt cược mã thông báo trong một hợp đồng hệ thống đặc biệt. Người khai thác được yêu cầu đóng góp các mã thông báo tương ứng cho một Rollup trong hợp đồng hệ thống để có thể gửi ZKP cho Rollup đó. Phần thưởng mà Người khai thác nhận được khi gửi ZKP cũng sẽ được phân phối dựa trên tỷ lệ cổ phần của họ, do đó tránh được hành vi ác ý của Người khai thác khi gửi ZKP nhiều lần.

Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo Opside Tokenomics .

Thuật toán cam kết hai bước cho ZKP: Cơ chế chứng minh phi tập trung tiêu chuẩn

Để khuyến khích nhiều thợ mỏ tham gia đồng thời vào việc tính toán ZKP, Opside đề xuất cơ chế xác minh cam kết ZKP hai bước. Việc phân bổ phần thưởng PoW tương ứng với một ZKP được phân phối cho người gửi, tức là người khai thác, của một ZKP hợp lệ dựa trên các quy tắc nhất định.

1. Gửi Proofhash: Trong một cửa sổ thời gian cụ thể cho một chuỗi nhất định, nhiều người khai thác được phép tham gia vào quá trình tính toán bằng chứng không kiến thức. Thay vì gửi trực tiếp bằng chứng ban đầu, mỗi người khai thác sẽ tính toán bằng chứng của (bằng chứng / địa chỉ) và gửi nó vào hợp đồng.
   
2. Gửi ZKP: Sau khung thời gian, những người khai thác gửi bằng chứng ban đầu và xác minh nó dựa trên bằng chứng đã gửi trước đó. Những người khai thác có bằng chứng vượt qua quy trình xác minh đủ điều kiện nhận phần thưởng PoW, được phân phối theo tỷ lệ dựa trên số tiền họ đã đặt cược.

Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo Thuật toán gửi hai bước của ZKP .

Thuật toán tạo ZKP được tối ưu hóa: Tăng 80% hiệu suất khai thác

Khi hợp đồng thông minh của Rollup xác minh ZKP, việc gửi dữ liệu bằng chứng gốc có khả năng kích hoạt các cuộc tấn công trên chuỗi. Để ngăn chặn hành vi độc hại, ZK-Rollups thường yêu cầu nỗ lực tính toán bổ sung để làm xáo trộn dữ liệu bằng chứng ban đầu. Một cách tiếp cận là bao gồm một tập hợp địa chỉ của người khai thác trong ZKP đã gửi. Thuật toán gửi hai bước của Opside dành cho ZKP khéo léo áp dụng mô hình gửi trước-xác minh sau, loại bỏ nhu cầu tính toán tổng hợp không cần thiết của bằng chứng và địa chỉ.

Hơn nữa, trong một số triển khai zkEVM nguồn mở, việc tính toán và gửi ZKP được thực hiện tuần tự. Điều này có nghĩa là khi ZK-Rollup gửi một số lượng lớn trình tự, người khai thác không thể tính toán đồng thời nhiều ZKP. Trong Opside, Thuật toán gửi hai bước cho phép tính toán ZKP song song và gửi tuần tự, cho phép người khai thác thực hiện đồng thời nhiều tác vụ tạo ZKP, tăng tốc đáng kể hiệu quả tạo ZKP.

Nhóm Opside cũng đã tiến hành một loạt các tối ưu hóa cho thuật toán tổng hợp đệ quy ZKP, tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên cụm và cải thiện hơn nữa tốc độ tính toán ZKP.

Trong môi trường thử nghiệm căng thẳng trong thế giới thực, các công cụ khai thác có một cụm gồm 20 máy bao gồm CPU 128 lõi và RAM 1TB. Tốc độ giao dịch được thử nghiệm ổn định ở khoảng 27,8 TPS trong khoảng 40 phút. Trong cùng điều kiện, Opside đã giảm thời gian xác nhận trung bình của các giao dịch từ khoảng 5-6 phút xuống còn khoảng 3 phút, dẫn đến hiệu quả tạo ZKP tăng khoảng 80%. Trong tương lai, khi có nhiều ZK-Rollups và công cụ khai thác tham gia vào thị trường điện toán ZK, những cải tiến hiệu quả do thuật toán PoW của Opside mang lại sẽ càng trở nên rõ ràng hơn.

Bản tóm tắt

Opside đã đề xuất thuật toán ZK-PoW xác định một cách sáng tạo cơ chế định giá dựa trên thị trường cho sức mạnh tính toán của ZK. Thị trường năng lượng điện toán này cung cấp một nền tảng lớn cho sự gia tăng sắp tới của ZK-Rollups, đặc biệt là zkEVM, đồng thời cung cấp một kịch bản khai thác mới cho những người khai thác nhàn rỗi.

Thuật toán gửi hai bước cho ZKP cung cấp cơ chế Prover phi tập trung được tiêu chuẩn hóa cho ZK-Rollups, khuyến khích nhiều người khai thác đóng góp sức mạnh tính toán ZKP ổn định và liên tục. Ngoài ra, cơ chế đệ trình và tính toán ZKP được tối ưu hóa đã cải thiện 80% hiệu quả của việc tạo ZKP.

Trong tương lai, cơ chế PoW của Opside có thể dễ dàng mở rộng sang các ứng dụng khác, không chỉ cho khả năng mở rộng (ZK-Rollup) mà còn cho AI (ZKML).