区块链行业-ZK证明计算：算力硬件的新征途？

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告|行业专题研究 2022 年 11 月 04 日 区块链 ZK 证明计算：算力硬件的新征途？ 零知识证明在以太坊扩容、乃至区块链行业发展中都被寄予厚望。而零知识证明技术面临一定难度，虽然各类创新算法不断涌现，但验证易、生成证明难的局面依旧。我们前期报告也分析过，区块链扩容的一大方向便是计算脱链，因此将证明生成计算放在链外则成为主流方案。为解决生成证明过程的去中心化问题，ZK 证明计算逐渐风生水起。随着以太坊合并之后，市场存量的以显卡算力只能另寻他途。而 ZK 证明正是为这些矿机硬件提供了新的应用空间。 零知识证明协议的验证非常快，而所有的难点就在于生成证明。只要生成证明的速度跟得上，那么链上验证就很简单，验证亚线性特点更利于区块链的拓展性。零知识证明目前有多种实现方式，如 ZK-SNARKS、ZK-STARKS、PLONK 以及 Bulletproofs。每种方式在证明大小、证明者时间以及验证时间上都有自己的优缺点。完全理想的零知识证明非常难达到，几种主流的算法通常在不同维度之间做平衡。ZK-SNARK 具有更简洁的证明，耗费更小的链上存储空间，但需要可信设置，存储一定的风险和漏洞。ZK-STARK 具有更快的验证速度和证明速度，不需要可信设置，但是电路规模很大。BulletPropfs 没有可信设置，且性能可拓展性很高，证明大小不是指数级增加，节省更多的存储空间。 ALEO 的目标是构建一个可编程的隐私 DeFi 平台，类似 Zcash 和以太坊的综合体。用户可以不泄露数据隐私的情况下，使用区块链网络服务，其利用的主要技术就是零知识证明。零知识证明可以在不透露输入参数的情况下，验证交易的有效性，这为隐私验证提供了新的解决方案。Aleo 结合零知识提供了全栈解决方案，保证应用程序堆栈的每一层都可编程、可使用、可去中心化隐私计算。这有些类似 Zcash 和以太坊的综合，既考虑隐私的需求，又能够运行各类合约，为 DeFi 等生态发展提供根基。 Aleo 算力对 CPU 和 GPU 的要求都较高，对内存和固态存储的要求较低。从市场现有机型来看，Filecoin P1P2 算力机改装最为简单，成为主流的测试机型。Fil C2 超算机部分机型的 CPU 需要加强，再更改 CPU 的同时也可能会有主板的更改，改造成本也较低。对于 Chia P 盘机和 ARweave，除了需要增加显卡，基本不需要其他改动，改造成本中等。而以太坊在转 POS之后，如果 ETH 矿工想要加入 Aleo 算力，则除了部分高端显卡之外，其余部分基本都需要改装，成本较高。 硬件方面的选择包括 GPU、FPGA 或 ASIC，后两者潜力似乎更大。需要注意的是零知识证明仍处于早期发展阶段，目前仍然很少有标准化，且算法也在不断更新变化中。每种算法都有其特点，适合于不同的硬件，且随着项目发展需求每种算法都会有一定程度改进，因此很难去具体评估目前存量矿机的优劣。GPU 能通过算法进行加速并行计算，但是算法内包含 MSM、FTT，因此即使实现了并行运算，也无法大幅降低其证明时间。FPGA 能够通过针对于 ZK 算法定制化优化矿机。ASIC 是为特定用途专门定制的集成电路芯片，从出厂硬件上实现优化。但是 ASIC 由于过于定制化，需要的时间和成本也会更多。也许硬件的迭代伴随着行业规模的增大，逐渐朝着 ASIC方向发展，但是不会一步到位。 风险提示：区块链商业模式落地不及预期；监管政策的不确定性。 增持（维持） 行业走势 作者 分析师 宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002 邮箱：songjiaji@gszq.com 分析师 任鹤义 执业证书编号：S0680519040002 邮箱：renheyi@gszq.com 相关研究 1、《通信：VR 行业规划出炉，关注“终端”、“算力”与“应用”》2022-11-02 2、《区块链：香港发布宣言，剑指全球虚拟资产中心》2022-10-31 3、《通信：从北美云财报看数通投资》2022-10-30 -32%-16%0%16%2021-112022-032022-072022-10通信沪深300 仅供内部参考，请勿外传2022 年 11 月 04 日 P.2请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1．核心观点 ........................................................................................................................................................... 3 2. 零知识技术的潜力：隐私和扩容 .......................................................................................................................... 3 2.1．运行原理、特点 ....................................................................................................................................... 4 2.2．几种算法方案对比 .................................................................................................................................... 5 3．ZK 证明计算：算力硬件的新出路？ ..................................................................................................................... 7 3.1．ALEO 的探索 ............................................................................................................................................ 8 3.2．ALEO 算力机器改装 .................................................................................................................................. 9 3.3．Scroll：用于 ZKRollup 的证明市场 .......................................................................................................