Tương lai của Layer 2 và ALEO Zero Knowledge Proof Mining sẽ như thế nào?

Trong lĩnh vực public blockchain, lộ trình của bằng chứng không kiến ​​thức (ZKP) đã rất rõ ràng. Trong tương lai, có khả năng hình thành một tình huống trong đó ETH Layer 1 là cốt lõi để đảm bảo bảo mật và ZKP được triển khai trên Layer 2 để đạt được chức năng bảo mật. Ngoài Layer 2, các public blockchain sử dụng ZKP bao gồm Aleo, Mina và Filecoin.

Như đã đề cập ở trên, khi ETH kết thúc POW và ZKP cần rất nhiều sức mạnh tính toán để duy trì, ZKP sẽ đảm nhận rất nhiều sức mạnh tính toán GPU trong tương lai gần. Trong bài viết vào tháng 6 của Messari “What Will Ethereum Miners do After The Merge?”, họ đã phân tích tính khả thi của việc ZKP đảm nhận sức mạnh tính toán của ETH.

“Sự phức tạp của việc sử dụng ZKP sẽ tăng lên khi người dùng tìm kiếm các tính toán mang tính biểu cảm, hiệu suất cao và riêng tư hơn. Điều này sẽ dẫn đến việc tạo bằng chứng chậm hơn, yêu cầu sử dụng phần cứng chuyên dụng để tạo bằng chứng kịp thời. Khi Bitcoin lần đầu tiên được giới thiệu, bất kỳ ai có CPU/GPU tiêu chuẩn đều có thể nhận được Bitcoin. Cuối cùng, các công cụ khai thác chuyên dụng đã phát triển phần cứng hiệu quả hơn (ASIC), khiến việc khai thác bằng CPU/GPU không còn sinh lãi nhiều như lúc đầu nữa. Khai thác ZK cũng tương tự như vậy, bắt đầu với các công cụ khai thác GPU tiêu chuẩn và sau đó phát triển các công cụ khai thác hiệu quả hơn (ASIC hoặc FPGA). ZKP vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, nhưng Paradigm dự đoán rằng thị trường công cụ khai thác/người khai thác ZK có thể phát triển theo quy mô của thị trường khai thác PoW trong tương lai.”

So sánh FPGA với GPU, các FPGA hàng đầu có chi phí phần cứng bằng 1/3 (các nút xử lý hàng đầu, tần số xung nhịp, tỷ lệ tiêu thụ năng lượng và băng thông bộ nhớ) so với các GPU hàng đầu và tỷ lệ tiêu thụ năng lượng cao hơn GPU gấp 10 lần. So sánh FPGA và ASIC, ASIC là một vi mạch IC lập trình một lần, trong khi mã ZKP không ổn định như Bitcoin và logic của các ZKPS khác nhau cũng khác nhau. Rõ ràng, ASIC không phù hợp với loại hình kinh doanh hay thay đổi này. FPGA có thể sửa đổi chương trình bằng cách sử dụng nhiều bộ logic ZKP tương thích.

Vì vậy, về lâu dài, FPGA có khả năng thống trị ngành khai thác ZKP. Tuy nhiên, FPGA khó lập trình hơn và công nghệ vẫn chưa hoàn thiện. Trong ngắn hạn, GPU sẽ là thiết bị chính để khai thác ZKP. Đối với những người khai thác ETH trước đây, họ đương nhiên có động lực thương mại lớn hơn để hỗ trợ các chuỗi khối công khai ZKP hơn là đầu tư sức mạnh tính toán của họ vào các chuỗi khối công khai bị bỏ rơi như ETC hoặc ETHW.

Zero-knowledge Proof và ứng dụng Layer 2

Quy trình gửi Proof và Batch của ZK-Rollup hiện được tập trung hóa, với một Sequencer duy nhất xác định thứ tự gửi. Để mở rộng quy mô của các công cụ khai thác, quy trình sẽ cần phải được phân cấp, tức là bất kỳ công cụ khai thác nào cũng có thể gửi Bằng chứng cho Layer 1. Vitalik đã đưa ra một số đề xuất về cách đạt được sự phi tập trung, chẳng hạn như thiết lập DAO để tiến hành đấu giá định kỳ các quyết định của Sequencer hoặc chỉ định ngẫu nhiên một nút cho một trong các nút có xác suất được chọn tỷ lệ thuận với lượng ETH mà nó gửi vào Tổng số. Tuy nhiên, cả hai cách về cơ bản đều là một cơ chế PoS, trong đó số lượng cổ phần xác định mức doanh thu, khác với phương pháp khai thác truyền thống (trong đó mức doanh thu được xác định bởi lượng sức mạnh tính toán).

Hiện tại, các Layer 2 chính sử dụng ZK-Rollup bao gồm zkSync và StarkNet.

Các hoạt động của zkSync phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ điện toán tạo ra bằng chứng không có kiến ​​thức cho các khối, cụ thể là “Stichting ZK Sync”, một tổ chức phi lợi nhuận của Hà Lan được đăng ký tại Amsterdam. Theo nhóm phát triển Matter Labs, zkSync có kế hoạch phi tập trung hóa trong tương lai bằng cách giới thiệu một cơ chế đồng thuận độc lập với hai vai trò riêng biệt: Trình xác thực và Người bảo vệ. 

• Trình xác thực chịu trách nhiệm đóng gói các giao dịch thành các khối và tạo bằng chứng không có kiến ​​thức cho chúng và các nút của chúng phải hoạt động trong môi trường an toàn với băng thông Internet tốt, đó là điều mà chúng ta thường hiểu về nhóm khai thác lớn. 
• Người bảo vệ là người nắm giữ Mã thông báo của zkSync và chỉ định người xác thực dựa trên cổ phần Mã thông báo của họ. Các nút của Guardians có thể chạy trên máy tính thông thường hoặc máy chủ đám mây và không yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ chuyên dụng, vì vậy chúng khó bị kiểm duyệt. Ngược lại, người giám hộ có thể theo dõi dữ liệu giao dịch để chọn các nút xác minh không bị kiểm duyệt.

StarkNet cũng cần phát hành Mã thông báo nếu muốn tiến đến sự phân quyền. Hiện tại, phí xử lý StarkNet được thanh toán bằng ETH và sau này có thể sử dụng native token của StarkNet hoặc có thể hỗ trợ cả thanh toán bằng ETH. Mã thông báo có thể được sử dụng để trả phí ngoài việc staking để đưa ra quyết định bỏ phiếu bao gồm trình tự giao dịch, bằng chứng STARK… cải thiện tính hoàn chỉnh của mạng và khả năng chống kiểm duyệt. Tham khảo đề xuất của Ohad để thêm trình sắp xếp thứ tự dựa trên BFT, trong đó các trình sắp xếp thứ tự được chọn dựa trên phần chia sẻ của chúng, chọn một trình sắp xếp thứ tự cụ thể cho từng vị trí. Trong quá trình này, mạng bổ sung một quy tắc cắt giảm (tương tự như SDK Cosmos) để kết hợp các ưu đãi giữa trình sắp xếp theo trình tự và trình chứng minh theo cách tốt nhất có thể.

ALEO và Zero-knowledge Proof

Một trong những dự án hot nhất của ZKP trong năm nay là ALEO. ALEO là một privacy public blockchain (chuỗi khối bảo mật công khai). Tuy nhiên, không giống như các privacy public blockchain khác, cơ chế đồng thuận của ALEO tương tự như PoW truyền thống và cả hai đều yêu cầu sức mạnh tính toán để duy trì. Sự khác biệt là tính toán cơ bản của khai thác ALEO không phải là hàm băm tùy ý, mà là bằng chứng về kiến ​​thức. Do đó, nó không chỉ có thể hoạt động như một PoW để đảm bảo sự đồng thuận của mạng mà còn cung cấp xác minh các giao dịch có trong một khối nhất định.

Aleo sử dụng mật mã không kiến ​​thức để đạt được cả quyền riêng tư và khả năng lập trình. Mật mã không kiến ​​thức và bằng chứng không kiến ​​thức cho phép các bên thứ ba xác minh tính xác thực của một phần thông tin mà chúng tôi không cần tiết lộ trực tiếp. Aleo sử dụng điều này làm nền tảng của một hệ thống gọi là ZEXE (Zero Knowledge EXEcution). Trong ZEXE, người dùng thực hiện chuyển đổi trạng thái ngoại tuyến. Quá trình này tạo ra một bằng chứng, được đưa vào một giao dịch trực tuyến. Giao dịch này cập nhật trạng thái của hệ thống bằng cách sử dụng/tạo các bản ghi trên chuỗi. Giống như Zcash, hệ thống này mang đến sự đảm bảo quyền riêng tư mạnh mẽ, vì các giao dịch chỉ chứa bằng chứng chứ không phải thông tin đầu vào tạo ra nó. Và giống như Ethereum, ZEXE có thể hỗ trợ các hợp đồng thông minh cho phép người dùng tương tác hoặc chuyển giá trị theo cách được xác định trước.

ALEO có một lợi thế lớn so với ZKP của Layer 2 ở chỗ thuật toán khai thác đơn giản hơn. Khi xác minh một khối, thuật toán sẽ tạo ra một số ngẫu nhiên và nếu kết quả cuối cùng nhỏ hơn giá trị mục tiêu sau ZKP, phép tính là chính xác và nút đầu tiên hoàn thành phép tính có khả năng khai thác khối. Máy khai thác chỉ đơn giản tạo ra một số ngẫu nhiên mỗi khi nó xác minh một khối và bắt đầu tính toán khối đó, điều này về mặt hình thức không khác lắm so với Bitcoin.

Đây không phải là trường hợp tính toán ZKP của Layer 2, vốn bao gồm tính toán song song, bởi vì ngay cả một CPU đơn lẻ cũng không thể xác minh từng giao dịch một và phải sử dụng một thiết bị có nhiều đơn vị tính toán như GPU để tính toán song song. Tuy nhiên, mặc dù GPU hiện là thiết bị phù hợp nhất để khai thác ZKP, nhưng cần tối ưu hóa thuật toán hơn nữa để đạt được tính toán song song cho khai thác Layer 2 và ALEO có lợi thế lớn về mặt này, vì nó không yêu cầu tính toán song song. Vì vậy các công cụ khai thác GPU có thể giao tiếp gần như liền mạch. Với sự non nớt của cả privacy public blockchain và ZK Layer 2, những người khai thác ETH nhàn rỗi đó có thể có nhiều động lực hơn để kết nối sức mạnh tính toán của họ với đội ngũ ALEO.

Tuy nhiên, tất cả điều này dựa trên tiền đề rằng ZK L2 vẫn chưa trưởng thành và vì hệ sinh thái ETH đang bùng nổ, các Dapp trên L1 có thể được di chuyển trực tiếp khi L2 trực tuyến. Đây không phải là trường hợp của ALEO. Ngay cả khi công nghệ privacy public blockchain đã trưởng thành, đội ngũ vẫn cần đầu tư rất nhiều tiền để xây dựng toàn bộ hệ sinh thái, đây rõ ràng là một nhược điểm lớn của ALEO. Chúng ta có thể gọi nó là ecological moat của hệ thống ETH: Bất kể loại L2 nào, miễn là nó có thể thêm ZK vào công nghệ chuỗi khối công khai cơ bản ban đầu, thì nó đương nhiên có khả năng nắm bắt giá trị ETH. Đây là điều mà những dự án L1 như ALEO không có.

Tạm kết

Khi nhu cầu chống kiểm duyệt dần tăng lên, khía cạnh về quyền riêng tư chắc chắn sẽ trở thành một ứng dụng mang tính cách mạng trong tương lai. Hiện tại, bằng chứng về quyền riêng tư khả thi nhất là ZKP, đòi hỏi rất nhiều sức mạnh tính toán để duy trì, do đó, việc khai thác ZKP có khả năng trở thành một ngành có quy mô tương đương với hoạt động khai thác ETH trước đây.

Điều quan trọng nhất cần được giải quyết để khai thác ZKP là phân quyền. zkSync và StarkNet đã đưa ra lộ trình của họ cho việc này. Về mặt logic, để đạt được sự phân cấp quyền, điều cần thiết là phải phát hành token, không chỉ được sử dụng để duy trì sự đồng thuận mà còn để điều chỉnh các nút khai thác và cải thiện khả năng chống kiểm duyệt ở một mức độ nhất định.

Thiết bị khai thác hiệu quả nhất về chi phí là FPGA, nhưng xem xét độ khó của việc lập trình FPGA và thực tế là có nhiều công cụ khai thác GPU nhàn rỗi hơn, nhiều khả năng GPU sẽ thống trị ngành trong thời gian ngắn.

Trong số các public blockchain, khai thác ZKP có thể được chấp nhận bởi bất kỳ L2 nào của chuỗi ZK, nhưng L1 hiện chỉ được ALEO cho phép. Ngược lại, ALEO không yêu cầu tính toán song song, do đó, các công cụ khai thác GPU nhàn rỗi có thể được cập bến một cách liền mạch. Mặt khác, L2 có nhiều lợi thế về sinh thái hơn, với cơ sở người dùng lớn hơn và ít rủi ro hơn.