ZK硬件加速的未来：Cysic的野心与挑战

近年来，随着ZK技术在区块链领域的广泛应用，ZK证明系统的效率瓶颈逐渐凸显。Vitalik在香港区块链峰会上再次强调了ZK-SNARKs在以太坊扩容中的重要性，并指出ASIC芯片对ZK加速的巨大潜力。

事实上，早在2022年，顶级风投机构就已经预见到ZK硬件加速的广阔前景。随着Scroll和Starknet等ZK Rollup项目的火热，硬件加速成为了市场追捧的热点。在这片新兴领域中，有实力且具备先发优势的ZK硬件厂商很可能成为下一个比特大陆。

Cysic作为ZK加速领域的领军企业之一，其产品路线包括ToB端ZK矿池和ToC ZK-Depin硬件，吸引了众多顶级投资机构的关注。本文将深入探讨Cysic的产品原理与业务模式，并对ZK硬件加速原理进行简要介绍。

ZK证明系统的工作流程

ZK证明系统虽然复杂，但可以从职能和工作流程角度进行简化理解。对于将普通计算ZK化的系统，其核心流程包括:

1. 问题设置：确定待证明的内容。
2. 算术化与CSP：将待证明内容转化为逻辑门电路和多项式形态。
3. 选择合适的证明系统如Halo、Plonk等，编译生成ZKP程序。

目前区块链中广泛使用的是zk-SNARK技术，其特点是证明生成成本高，但验证成本低。这种不对称性使得ZK技术在去中心化验证场景中极具优势，但同时也为大规模应用带来了挑战。

ZKP生成的主要开销

在ZK证明生成过程中，MSM(多标量乘法)和NTT(数论变换)是最消耗计算资源的两种任务，占据了80-95%的证明生成时间。

MSM主要处理椭圆曲线上的运算，可以大量并行化但需要消耗大量内存资源。NTT则涉及随机内存访问，对硬件不友好且难以在分布式环境中高效处理。

优化这些操作的方法包括算法改进和硬件加速。一些新算法如Hyperplonk通过修改Plonk消除了NTT操作，而STARK算法则不需要MSM但引入了大量哈希计算。

ZK硬件加速方案比较

目前主要的ZK硬件加速方案包括GPU、FPGA和ASIC，各有优劣：

• GPU: 普及度高，开发门槛较低，但能效比不如FPGA和ASIC。
• FPGA: 灵活性高，能效比好，但开发门槛高。
• ASIC: 性能最优，能耗最低，但开发周期长、成本高。

Cysic的战略是分步实现从GPU到ASIC的全面布局：

1. 基于GPU开发SDK，整合全网GPU资源。
2. 利用FPGA实现快速定制化的ZK硬件加速。
3. 研发基于ASIC的ZK Depin硬件。
4. 构建Cysic Network作为SAAS平台/矿池，整合所有算力资源。

Cysic Network: ZK矿池与SaaS平台

Cysic Network旨在成为一个综合性的ZK矿池和SaaS平台，集成自有算力并吸收第三方资源。其工作流程包括：

1. 项目方提交证明任务给代理人(Agent)。
2. Prover接受任务并生成ZK证明。
3. 验证者委员会检查证明有效性并投票。

Cysic Network采用了名为Proof of Compute (PoC)的共识算法，基于VRF函数和Prover的历史表现来选择出块人。

Cysic的硬件加速布局

在GPU领域，Cysic开发了自研CUDA加速SDK，性能比开源框架提升50%-80%。

在FPGA方面，Cysic实现了全球最快的MSM、NTT等模块，其SolarMSM和SolarNTT在大规模计算中表现卓越。

对于ASIC，Cysic计划推出两款ZK硬件产品：

• ZK Air: 便携式设备，适合普通用户参与小规模ZK证明任务。
• ZK Pro: 类似传统矿机，适用于大型ZK项目如ZK-Rollup和ZKML。

这些设备预计将于2025年上市，有望推动ZK-DePIN网络的建设和ZK计算市场的爆发式增长。