Grand débat sur l'accélération matérielle ZK : un nouveau marché comparable à l'industrie minière PoW
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Grand débat sur l'accélération matérielle ZK : un nouveau marché comparable à l'industrie minière PoW
Les invités ont mené une discussion extrêmement passionnante sur la génération en temps réel des preuves ZK et l'accélération matérielle, en abordant leurs enjeux commerciaux et du marché, ainsi qu'un brainstorming autour du nouveau terme « ZK Depin ».
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAnimateur : Faust, Geeker Web3
Invités : Vincent, DevRel de Scroll ;
Leo, cofondateur de Cysic ;
Siyuan, TechLead du capital ABCDE ;
Kiwi, chercheur chez OKX Ventures ;
Marco, DevRel d'Aleo ;
Lynndell, expert en cryptographie chez Bitlayer
Résumé : Le 23 mai au soir, Geeker Web3 a invité des représentants de Scroll, Cysic, Bitlayer, Aleo, ABCDE Capital et OKX Ventures pour un débat Twitter Space autour de l’accélération matérielle ZK. Les intervenants ont livré une discussion passionnante sur la génération en temps réel des preuves ZK et les enjeux commerciaux et de marché liés à l’accélération matérielle. Ils ont également mené un brainstorming autour du nouveau concept de « ZK DePIN ». Voici la transcription textuelle.
Les questions abordées lors de ce Space :
1. Cysic et Lumoz considèrent tous deux l'accélération ZK comme objectif central, avec Cysic qui vise même la génération en temps réel des preuves ZK. Quel impact ces technologies auront-elles sur la feuille de route Danksharding d'Ethereum ?
2. Des rumeurs circulent selon lesquelles Aleo aurait changé son algorithme de minage. Initialement conçue comme une blockchain privée dont le minage repose sur la ZK, on parle désormais d’un retour à un algorithme de hachage similaire aux blockchains PoW classiques (les invités apportent ici des clarifications).
3. Quel est l’avenir du minage ZK ? Comment le secteur ZK-DePIN va-t-il évoluer ?
4. Quelle vision avez-vous de la commercialisation et de la mise sur marché de ZK-DePIN ? Quels sont les points bloquants non résolus ?
5. Le modèle de rémunération des mineurs dans le minage ZK.
6. Selon vous, comment résoudre les écarts importants entre mineurs en termes d'efficacité de génération des preuves ?
Transcription :1. Faust : Quel impact l’accélération matérielle ZK a-t-elle sur la feuille de route Danksharding d’Ethereum ?
Contexte supplémentaire : La feuille de route Danksharding introduit les concepts d’arbre Verkle et de clients sans état. À terme, les nœuds ou clients Ethereum standards ne devront plus stocker localement l'intégralité de l'arbre d'état. Chaque bloc contiendra directement les données d'état associées aux transactions, accompagnées d'une preuve ZK attestant que ces données proviennent bien de l’arbre d’état Ethereum (l’arbre Verkle). L’arbre Verkle améliore significativement la structure actuelle basée sur Merkle, afin de faciliter la génération de preuves ZK concernant l’origine des données dans cet arbre.
Leo : En résumé, la génération en temps réel des preuves ZK peut considérablement améliorer l’efficacité des clients légers et de l’arbre Verkle. Comparé à l’arbre Merkle, l’arbre Verkle possède davantage de branches/chemins. Si l’on utilise une preuve Merkle pour prouver qu’un fragment de donnée appartient à une branche de l’arbre Verkle, il faut ouvrir simultanément de nombreuses autres branches.
En revanche, remplacer la preuve Merkle par une preuve ZK permettrait une efficacité bien supérieure, en compressant fortement les données. Toutefois, générer ces preuves ZKP uniquement via CPU ou GPU standard reste extrêmement coûteux.
J’ai travaillé sur un projet similaire chez Algorand appelé Algorand State Proof, où il fallait ouvrir plusieurs branches de l’arbre Merkle. Ce processus était très inefficace. Il est donc crucial d’utiliser la génération en temps réel (Real Time Generation) ou des calculateurs spécialisés (Specialized Prover) pour booster drastiquement l’efficacité de génération des preuves ZK.
Vincent : Lors de la conférence Web3 Hong Kong en avril, Vitalik a souligné l’importance cruciale des preuves ZK pour maximiser l’efficacité protocolaire. Ses interventions antérieures reflètent déjà une forte attention portée à la technologie ZK. À Scroll, la génération d’une preuve full compatible zkevm prenait auparavant deux à trois heures ; grâce aux solutions d’accélération matérielle actuelles, ce délai est passé à 10 minutes. Mais cela ne suffit toujours pas à atteindre notre objectif de rapidité.
Dans un environnement idéal, l’adoption de la ZK serait omniprésente. Pourtant, jusqu’à présent, la lenteur de génération des preuves ZK a limité cette adoption massive. Si la génération en temps réel devient réalité, nous pourrons résoudre de nombreux problèmes sans compromis sur la sécurité, la confiance ou la vérifiabilité. Les innovations futures, tant protocolaires qu’applicatives, seront alors grandement simplifiées. Dans la communauté axée sur l’accélération matérielle ZK, tout le monde est convaincu et motivé pour avancer ensemble vers cette percée.
Siyuan : Je pense que le cœur des Layer 2, surtout ceux utilisant la ZK, réside dans la rapidité de la finalité (confirmation finale des transactions). Seule une conversion rapide de la trace des transactions L2 en preuve ZK, puis sa soumission à la L1 pour vérification, permet de sceller définitivement l’état L2. Pour des raisons de coût, certaines entreprises ne génèrent une preuve que pour chaque bloc L2, voire moins fréquemment. Comme le souhaite Vitalik, si la couche L1 adopte l’arbre Verkle, chaque bloc devrait produire instantanément un ZKP. Sans accélération matérielle ZK, cette vision serait difficile à réaliser. C’est pourquoi nous sommes très enthousiastes à propos de Cysic.
2. Faust :Des rumeurs circulent selon lesquelles Aleo aurait changé son algorithme de minage. Étant donné qu’Aleo est initialement une blockchain de confidentialité dont le minage est lié à la ZK, il semblerait maintenant revenir à un algorithme de hachage proche des blockchains PoW classiques. Que pensez-vous de ces rumeurs ?
Marco : Voici la situation : dans la version actuelle du Testnet Beta d’Aleo, l’algorithme PoW est effectivement basé sur le hachage, intégré via un arbre Merkle, et le calcul final repose sur la taille du Root Data obtenu. Toutefois, cette version n’est qu’une version temporaire, pas la version finale. La version officielle sera publiée par Aleo en juillet – nous vous invitons à rester patients.
Par ailleurs, Alex, PDG de la Fondation Aleo, a indiqué lors d’une conférence que son idée d’un algorithme PoW idéal répondait à deux critères : promouvoir l’application pratique des algorithmes ZK pour résoudre des problèmes concrets, et garantir l’équité du minage. Ces principes guideront leurs ajustements futurs – restez attentifs.
Leo : Sur ce sujet, j’ajouterais que le puzzle Coinbase d’Aleo reposait auparavant sur des engagements polynomiaux via MSM, et qu’il a simplement été remplacé par un engagement basé sur Merkle Tree. D’un point de vue ZK, cela ne change pas fondamentalement grand-chose,il s’agit juste de remplacer un composant basé sur MSM par un autre basé sur le hachage, et ce dernier utilise diverses fonctions de hachage – en réalité, un mélange de fonctions de hachage.
Vincent :J’aimerais aussi demander à Marco : quelle est la vision d’Aleo sur l’écosystème d’accélération matérielle ZK ? Actuellement, des produits comme la puce ASIC de Cysic ou les solutions FPGA d’Ingonyama pour l’accélération ZK influencent-ils le développement ou les plans futurs d’Aleo ?
Marco : Personnellement, je pense que oui. Le problème central du domaine ZK aujourd’hui est la lenteur de génération des preuves. Récemment, Vitalik a mentionné qu’il faut environ 20 minutes pour générer une preuve SNARK d’un bloc Ethereum, alors qu’un nouveau bloc est produit toutes les 12 secondes – l’écart est énorme. J’espère que davantage de bonnes solutions d’accélération ZK émergeront pour combler ce fossé.
3. Faust :Passons maintenant au sujet du minage ZK ou du secteur ZK-DePIN. Leo, quelle est votre vision du minage ZK ? Comment le secteur ZK-DePIN va-t-il évoluer ?
Leo :Nous fournissons aux projets ZK un service de génération de preuves ZK. Cysic étant une startup, nous n’avons pas les moyens d’acheter ou louer nous-mêmes des serveurs en grande quantité. Nous avons donc choisi de mobiliser la communauté pour mutualiser les ressources. Aujourd’hui, nous disposons de plusieurs centaines de serveurs fonctionnant en pleine charge – contrairement à beaucoup de projets AI-DePIN.
Dans les projets AI-DePIN, de nombreuses machines tournent à vide, les participants visant surtout un uptime élevé pour réclamer des airdrops. En revanche, sur le réseau Cysic, vos machines servent réellement des cas d’usage concrets, sans inactivité, avec une utilisation optimale des ressources. Vos récompenses ne se limitent pas au token Cysic, mais incluent aussi des incitations provenant de divers projets ZK.
Cela favorise également la décentralisation des calculateurs ZK : en faisant coopérer plusieurs calculateurs pour générer une preuve, on réduit la dépendance à un seul. Nous comptons non seulement sur les grands mineurs, mais aussi sur les membres de la communauté qui connectent leur matériel inutilisé pour servir l’écosystème ZK.
Siyuan : Cysic a en réalité deux types de clients : les grands clients professionnels B2B, et un autre segment intéressant : Cysic a lancé une petite carte d’accélération ZK, permettant de générer rapidement des ZKP depuis un ordinateur personnel, utile aux développeurs comme aux utilisateurs occasionnels.
Leo : Ce dont parle Siyuan concerne nos propres équipements. Cysic prévoit une large distribution de son propre matériel ZK l’année prochaine. Ce matériel prendra deux formes. La première, baptisée ZK Air, aura la taille d’un chargeur MacBook, se branchera en USB-C sur votre ordinateur et générera localement les ZK. Sa performance devrait être 8 à 10 fois supérieure à celle d’une carte 4090, très utile pour les développeurs.
Vincent : Concernant ZK-DePIN, l’imagination traditionnelle autour du DePIN se limite souvent au minage via smartphone ou montre. L’accélération matérielle ZK est radicalement différente. Scroll lancera bientôt un marché décentralisé de calculateurs (Prover Market), annoncé dans notre feuille de route. À l’avenir, cette partie sera un marché sans permission (permissionless), bien que le modèle de rémunération implique des mécanismes complexes encore en cours d’affinement. Notre direction est claire : aller vers une génération rapide des preuves ZK, tout en évitant soigneusement l’effet Matthieu (accumulation des richesses).
Marco : À propos du petit appareil grand public de Cysic, deux précisions : les transferts Aleo nécessitent justement une génération locale de ZKP sur client, or cette opération est très lente dans un navigateur – pouvant prendre plusieurs minutes, voire plus. Mais comme Aleo mise sur les transactions privées, la génération de ZKP est indispensable. Un tel petit dispositif grand public de Cysic a donc un sens fort.
4. Faust : Quels sont les points bloquants non résolus en matière de commercialisation ou de mise sur marché dans le domaine de l’accélération matérielle ZK ?
Leo : On peut voir l’accélération ZK comme une sorte de Preuve de Travail : plus vite vous générez une preuve ZKP, plus vous êtes récompensé. Cela ne diffère pas fondamentalement des ASICs des blockchains PoW traditionnelles basées sur le hachage. Mais les algorithmes ZK sont très variés, contrairement aux fonctions de hachage fixes. Dans l’écosystème ZK, chaque projet utilise généralement un système de preuve différent : certains basés sur KZG, d’autres sur FRI, etc.
En tant que fabricant matériel, Cysic espère sincèrement que les acteurs convergeront vers un système de preuve unique, afin que nous puissions l’optimiser continuellement et atteindre un ratio d’accélération maximal, plutôt que de gérer une fragmentation nuisible à l’accélération ZK.
Marco : Personnellement, je vois des défis mais aussi des opportunités dans l’amélioration algorithmique et l’optimisation des performances. Lors du concours ZPrize l’an dernier, la meilleure implémentation GPU pour MSM mettait encore plus de 360 millisecondes pour traiter 2^20 données, selon les meilleures pratiques de ZPrize 2023. Si l’on pouvait diviser ce temps par dix, la ZK serait bien plus facile à généraliser. Comme mentionné précédemment, le manque d’uniformité des systèmes de preuve constitue une vraie préoccupation pour l’accélération matérielle. Au vu du rapport coût-bénéfice, aucun projet n’ose investir massivement.
Leo : Nous étions précisément les architectes du défi d’accélération MSM de ZPrize cette année, et nous avons réalisé une amélioration d’environ 20 à 30 % par rapport à l’an dernier. Mais le MSM doit interagir avec d'autres modules de génération de preuve ZK, et l’efficacité du bus PCIe devient alors un goulot d’étranglement pour le transfert des données. L’an dernier, nous avions construit une machine FPGA très puissante capable de réaliser un calcul MSM de 2^26 en environ 10 millisecondes. C’est déjà la vitesse maximale réalisable, mais cela ne permet toujours pas une génération véritablement en temps réel, car d’autres étapes prennent encore plusieurs minutes. Pour nous, la « génération en temps réel » signifie réduire le temps de génération de preuve pour n’importe quel circuit ZK à 1-5 secondes environ – ce qui exige des méthodes encore plus performantes.
5. Faust : Quelle est votre opinion sur le modèle de rémunération des calculateurs (miners) dans un Prover Market ou un écosystème de minage ZK ?
Leo : Les mineurs tirent principalement leurs revenus des jetons distribués par les projets, comme Scroll, zkSync ou Starknet. Leur rentabilité dépend largement du prix du jeton du projet. À long terme, c’est un marché prometteur, surtout après la halving du Bitcoin. Je pense que le marché matériel ZK, ou celui du minage ZK, ne fera que croître progressivement.
Vincent : Chez Scroll, nous menons des recherches sur le ProverMarket. La taille de ce marché dépendra du nombre de projets ZK et de leurs besoins. À mesure que davantage de projets adoptent la preuve à connaissance nulle, la demande pour des calculateurs augmentera en conséquence. Cette dynamique est mutuellement renforçante : la popularisation de la technologie ZK stimulera la croissance du ProverMarket.
Sur la question de l’universalité, de nombreuses applications et algorithmes différents ont besoin d’accélération matérielle ZK, comme l’algorithme Snark bien connu. Mais parvenir à une unification du système ZK dépendra de la capacité à concevoir des applications universelles couvrant tous les projets ZK, ce qui implique d’évaluer et d’optimiser l’allocation de la puissance de calcul, pour éviter que les petits projets manquent de ressources tout en empêchant la concentration excessive de puissance chez les plus gros.
Marco : D’un point de vue Aleo, nous réfléchissons aussi à un modèle de Prover Market. Si je veux effectuer un transfert privé, j’ai besoin que quelqu’un calcule ma preuve ZKP, car mon calcul local est trop lent. Je suis prêt à payer pour cela. Certains produits émergent déjà, mais la question clé est celle de la sécurité : en confiant mes données à autrui pour le calcul, je risque une fuite de confidentialité. Des propositions sont en cours d’étude pour résoudre ce problème.
6. Faust : Dernière question, posée initialement par Jan, cofondateur de la blockchain CKB/Nervos : Lumoz et Polygon ont tous deux évoqué le concept de Prover Market, mais un effet Matthieu existe : les mineurs disposant de matériel supérieur généreront toujours les preuves ZK plus vite, concentrant ainsi la majorité des revenus entre quelques grands acteurs. Comment résoudre l’écart trop important entre mineurs en termes d’efficacité de génération des preuves ?
Leo :Je pense que c’est une question intemporelle : comment concilier efficacité et équité ? Selon les phases, on peut adopter différentes approches. En phase initiale, on peut privilégier l’efficacité : offrir un service rapide et de qualité attire plus de clients, ce qui fait grossir la boule de neige. Une fois cette boule bien roulée, on peut commencer à valoriser l’équité. Le matériel Cysic sortira bientôt en grandes quantités. Dès le début, il sera possible d’acheter du matériel à bon rapport performance-prix, permettant d’atteindre une efficacité comparable à celle des autres.
Du point de vue de la conception du protocole, on peut aussi faire des ajustements. Quand les vitesses matérielles générales auront progressé, on pourra imaginer des mécanismes de planification : même les groupes légèrement moins rapides pourront participer et obtenir une part des bénéfices.
Bien sûr, l’équité ne peut pas être forcée : si un participant investit moins que les grands calculateurs, il n’est pas juste qu’il perçoive des profits comparables. Tel sera notre principe de conception à l’avenir.
Marco : C’est une question difficile. Du point de vue PoW, on souhaite abaisser les seuils d’entrée. Par exemple, sur testnet3 d’Aleo, une preuve peut être calculée aussi bien par une 4090 que par un téléphone mobile, et la récompense est proportionnelle à la capacité. Pour répondre à des besoins réels, on veut des résultats rapides et de qualité – celui qui calcule le plus vite remporte la récompense. La course aux performances matérielle profite aux demandeurs de ZK. Mais résoudre véritablement la question de l’équité est très compliqué.
Lynndell :Je pense qu’il faut laisser faire la nature. Bitcoin fonctionne déjà ainsi : ceux qui ont plus de puissance de calcul, ou les pools, extraient plus. Les utilisateurs ordinaires n’ont aucune chance, ils ne peuvent qu’apporter leur puissance de calcul à un pool. Pour la ZK, c’est presque identique à PoW : tout repose sur la puissance de calcul. Autant laisser la dynamique suivre son cours.
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