分析: L2 および ALEO ゼロ知識証明 ZKP マイニングの将来

パブリックチェーンのトラックでは、ゼロ知識証明（ZKP）のルートが非常に明確になりました。将来的には、セキュリティ確保のためイーサリアムL1をコアとして利用し、プライバシー機能を実現するためにL2にZKPを導入する可能性が高いです。 L2 に加えて、ZKP を使用する他のパブリック チェーンには、Aleo、Mina、Filecoin などがあります。

Ethereum が POW を終了し、ZKP の維持に大量の計算能力が必要になるため、近い将来、ZKP は大量の GPU 計算能力を引き受けることになります。 Messari は 6 月の記事「合併後、イーサリアムマイナーは何をするのか?」で、ZKP がイーサリアムの計算能力を引き継ぐ可能性を分析しました。

「ユーザーがより表現力豊かで、パフォーマンスが高く、プライベートな計算を求めるにつれて、ZKP の使用の複雑さが増します。その結果、証明の生成が遅くなり、タイムリーに証明を生成するために専用のハードウェアが必要になります。ビットコインが最初に発売されたとき、標準的な CPU/GPU があれば誰でもビットコインをマイニングできました。最終的に、専門のマイナーがより効率的なハードウェア (ASIC) を開発したため、CPU/GPU マイニングは利益が出なくなりました。ZK マイニングは、標準的な GPU マイナーから始めて、より効率的なマイナー (ASIC または FPGA) を開発するという同様の道をたどる可能性があります。ZKP はまだ初期段階ですが、パラダイムは、ZK マイナー/証明者市場が将来 PoW マイニング市場に匹敵する規模に成長する可能性があると予測しています。」

FPGA と GPU を比較すると、トップレベルの FPGA のハードウェア コスト (主要なプロセス ノード、クロック周波数、エネルギー効率、メモリ帯域幅) はトップレベルの GPU の 1/3 に過ぎず、エネルギー効率は GPU の 10 倍です。 FPGAやASICと比較すると、ASICはプログラムが1回限りであるのに対し、ZKPのコードはビットコインほど安定しておらず、異なるZKPのロジックも異なります。明らかに、ASIC はこのような変化の激しいビジネスには適していません。 FPGA は、単にリフレッシュするだけでプログラムを変更できるため、複数の ZKP ロジック セットと互換性を持つことができます。

したがって、長期的には FPGA が ZKP マイニングを支配する可能性がありますが、FPGA プログラミングは難しく、技術はまだ成熟していません。短期的には、GPU が ZKP マイニングの主な機器になります。元イーサリアムマイナーにとっては、ETC や ETHW などの放棄されたパブリックチェーンにコンピューティングパワーを投資するよりも、ZKP パブリックチェーンをサポートする商業的動機が当然ながら大きくなります。

L2 ゼロ

現在の ZK-Rollup プルーフおよびバッチ送信プロセスは集中化されており、単一のシーケンサーが送信順序を決定します。マイナーの規模を拡大するには、プロセスを分散化する必要があります。つまり、どのマイナーも L1 に Proof を送信できる必要があります。分散化を実現する方法について、Vitalik は、DAO を設定してシーケンサーの決定権の定期的なオークションを実施する、またはノードの 1 つにランダムに割り当てる (ノードが選択される確率は、ロールアップに預ける ETH の量に比例する) などの提案をいくつか行っています。ただし、どの方法を使用する場合でも、本質的には POS メカニズムであり、つまり、収入は担保の量によって決まり、従来のマイニング方法 (収入は計算能力によって決まります) とは異なります。

現在、ZK-Rollupを採用している主なL2としては、zkSyncとStarkNetがあります。

zkSync の日常的な運用は、ブロックのゼロ知識証明を生成するコンピューティング サービス プロバイダー、つまりアムステルダムに登録されているオランダの非営利財団「Stichting ZK Sync」に依存しています。開発チーム Matter Labs の開発ロードマップによると、zkSync は将来、バリデーターとガーディアンという 2 つの異なる役割を持つ独立したコンセンサス メカニズムを導入することで分散化を実現する予定です。バリデータは、トランザクションをブロックにパッケージ化し、ゼロ知識証明を生成する責任があります。ノードは、インターネット帯域幅が良好な安全な環境で動作する必要があります。これは通常、大規模なマイニング プールとして理解されるものです。ガーディアンとは、トークンシェアに基づいてバリデーターを指名する zkSync トークン保有者です。ガーディアンのノードは通常のコンピューターやクラウド サーバー上で実行でき、専用のサービス プロバイダーを必要としないため、簡単に検閲されることはありません。逆に、ガーディアンはトランザクションデータを監視することで検閲不可能なバリデータノードを選択できます。

StarkNet は分散化に向けてトークンを発行する必要もあります。現在、StarkNet の取引手数料は ETH を使用して支払われており、将来的には StarkNet ネイティブ トークンが使用されるか、ネイティブ トークンと ETH の支払いの両方が同時にサポートされる可能性があります。トークンは、取引手数料の支払いに使用されるだけでなく、ステーキングを通じて取引の順序付けや STARK 証明などの事項に関する投票決定にも使用でき、ネットワークの整合性と検閲防止機能が向上します。 Ohad の提案を参照してください: 注文者が自分のステークに基づいて選択し、各スロットに特定のシーケンサーを選択する BFT ベースのシーケンサーを追加します。このプロセス中に、ネットワークはスラッシング ルール (Cosmos SDK に類似) を追加して、シーケンサーと証明者間のインセンティブを可能な限り最適な方法で結合します。

アレオZKP

今年のZKP採掘におけるもう一つの人気プロジェクトはALEOです。 ALEO はプライバシーを重視したパブリック チェーンです。現在、プライバシー重視のパブリックチェーンの分野で目立ったパブリックチェーンは存在しません。 Oasis、Secret Network、Platon のいずれにしても、プライバシー機能を真に実装した dapp は存在しません。 ALEO についても同様ですが、現時点では実用的な価値はありません。ただし、他のプライバシー パブリック チェーンとは異なり、そのコンセンサス メカニズムは従来の PoW に似ており、維持するには計算能力が必要です。違いは、ALEO マイニングの基礎となる計算が任意のハッシュ関数ではなく知識の証明であるため、ネットワークのコンセンサスを確保するための PoW として機能するだけでなく、特定のブロックに含まれるトランザクションの検証も提供するという点です。

ALEO には、マイニング アルゴリズムがよりシンプルであるという、L2 の ZKP に対する大きな利点があります。ブロックを検証する際、アルゴリズムは乱数を生成します。 ZK 計算後の最終結果が目標値より小さい場合、計算は正しいです。最初に計算を完了したノードがブロックを生成する権利を持ちます。マイナーがブロックを検証するたびに、計算を開始するために乱数を生成するだけで済みます。このマイニングロジックは形式的にはビットコインとあまり変わりません。

これは、L2 ZKP 計算では当てはまりません。 L2 はトランザクションのバッチを処理するため、検証中に各トランザクションに対して ZKP を実行し、最終的にパッケージ化して L1 にアップロードする必要があります。このプロセスには並列コンピューティングの問題が伴います。単一の CPU が非常に強力なパフォーマンスを持っていたとしても、何千ものトランザクションを 1 つ 1 つ検証することは不可能だからです。並列コンピューティングは、複数のコンピューティング ユニットを備えた GPU などのデバイスを通じて実行する必要があります。ただし、GPU は現在 ZKP マイニングに最適なデバイスですが、L2 マイニングに適応するには、並列コンピューティングを実現するためのさらなるアルゴリズムの最適化が必要です。 ALEO はこの点で大きな利点を持っています。並列コンピューティングを必要としないため、GPU マイニング マシンをほぼシームレスに接続できます。現在、プライバシー パブリック チェーンと ZK L2 の両方が未成熟であるため、アイドル状態の ETH マイニング マシンは、そのコンピューティング能力を ALEO マイニング プールに接続する意欲が高まる可能性があります。

ただし、これはすべて、ZK L2 がまだ成熟していないという前提に基づいています。 ETH エコシステムの繁栄により、L2 が起動されれば、L1 上の dapps を直接移行できます。 ALEOの場合はそうではありません。プライバシーパブリックチェーン技術が成熟したとしても、チームはエコシステム全体を構築するために多額の資金を投資する必要があり、これは明らかにALEOの大きな欠点です。これは、ETH システムの生態学的堀と呼ぶことができます。L2 の種類に関係なく、ZK を元の基盤となるパブリック チェーン テクノロジーに追加できる限り、自然に価値を獲得できるようになります。これは、ALEO や他の L1 にはない機能です。

要約する

検閲防止の需要が徐々に拡大するにつれ、プライバシー トラックは将来的に革命的なアプリケーションとなることは間違いありません。現在、最も実現可能なプライバシー証明は ZKP ですが、これを維持するには大量の計算能力が必要です。そのため、ZKPマイニングはETHマイニングと同等の規模の産業になる可能性が高いです。

ZKP マイニングで解決する必要がある最も重要な問題は、分散化です。現在、zkSync と StarkNet が関連するロードマップを公開しています。論理的に言えば、分散化を実現するにはトークンの発行が不可欠です。トークンはコンセンサスを維持するために使用されるだけでなく、マイニングノードを監視し、検閲耐性をある程度向上させるためにも使用できます。

マイニング機器の中で、FPGA は最もコスト効率に優れています。しかし、FPGA プログラミングは非常に難しく、アイドル状態の GPU マイニング マシンが多数あることを考慮すると、短期的には GPU が業界を支配する可能性が高くなります。

パブリックチェーンでは、ZKPマイニングはZKシリーズのどのL2でも採用できますが、L1は現在ALEOでのみ許可されています。対照的に、ALEO は並列コンピューティングを必要としないため、アイドル状態の GPU マイナーをシームレスに接続できます。 L2 は、エコロジー面でより多くの利点があり、ユーザーベースが大きく、リスクが低いです。