zkEVM: 이더리움 확장의 미래

저자: 블록체인 아카데미, 기크카르텔

zkEVM의 배경과 의미

이더리움은 개발자가 분산 애플리케이션과 스마트 계약을 구축할 수 있도록 허용하는 탈중앙화 컴퓨터 플랫폼입니다. 그러나 이더리움 네트워크의 제한, 즉 처리량 제한과 높은 비용으로 인해 이러한 애플리케이션의 규모와 성능이 제한받고 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 이더리움 커뮤니티는 여러 2계층 솔루션을 개발했으며, 그 중 하나가 zkEVM입니다. zkEVM은 탈중앙화와 보안을 희생하지 않고 이더리움 네트워크의 처리량을 증가시키고 거래 비용을 낮출 수 있는 제로 지식 증명 기반의 이더리움 가상 머신입니다.

zkEVM의 핵심 아이디어는 제로 지식 증명을 활용하여 모든 노드가 모든 계산을 수행할 필요 없이 스마트 계약을 검증하고 실행하는 것입니다. 대신, 증명 검증자만 계산을 수행하고, 그 결과를 네트워크의 다른 노드에 방송합니다. 이렇게 하면 네트워크 부하와 실행 비용을 크게 줄이고, 네트워크의 처리량과 성능을 향상시킬 수 있습니다.

제로 지식 증명(ZKP)은 중복 계산을 절약하고, 체인 상의 공간을 압축하며, 사용자 프라이버시를 보호하는 데 중요한 응용 가치를 보여줍니다. 몇 가지 일반적인 제로 지식 증명 구현 방법으로는 zk-SNARK, zk-STARK, PLONK 및 Bulletproofs가 있습니다.

그 중 zk-SNARK는 간결한 비대화형 제로 지식 증명으로, 생성된 증명 데이터 양을 실제 증명 데이터 양보다 작게 압축하고, 증명자는 검증자에게 간단한 정보를 보내는 것만으로 검증을 완료하여 계산 비용과 상호작용 횟수를 절약하면서 사용자 프라이버시를 보호하는 목적을 달성합니다. 반면 zk-STARK는 확장 가능한 투명한 제로 지식 증명으로, zk-SNARK에 비해 개발자가 계산과 저장을 체인으로 이전하여 확장성을 높일 수 있도록 하며, 계산 속도와 크기 면에서 더 높은 확장성을 제공하고, 양자 컴퓨터의 공격에 저항할 수 있습니다.

zkEVM은 새로운 솔루션으로서

zkEVM은 거래의 프라이버시와 무결성을 보호하면서 성능과 탈중앙화를 희생할 필요가 없습니다. 제로 지식 증명을 활용하여 스마트 계약을 검증하고 실행하며, 증명 검증자는 계산을 수행할 필요가 없고, 모든 노드가 모든 계산을 수행할 필요가 없으므로 네트워크 부하와 실행 비용을 크게 줄입니다. 또한, zkEVM의 구현은 이더리움 네트워크의 기존 인프라와 생태계를 충분히 활용할 수 있어 기존 이더리움 애플리케이션에 쉽게 통합될 수 있습니다.

zkEVM의 기본 원리와 설계

zkEVM은 zkRoll-up의 일부로, 이는 이더리움 2계층 확장 솔루션으로, 계산과 상태 저장을 체인으로 이전하여 처리량을 높입니다. ZK-rollup은 이더리움에 거래 데이터와 오프체인 거래 배치의 유효성을 검증하는 제로 지식 증명을 제출합니다.

초기 ZK-rollup은 스마트 계약을 실행하는 능력이 부족하고, 단순한 토큰 교환 및 지불에 제한되었습니다. 그러나 EVM과 호환되는 제로 지식 가상 머신의 도입으로 ZK-rollup은 이더리움 dApp을 지원하기 시작했습니다.

zkEVM의 기본 원리는 제로 지식 증명을 사용하여 스마트 계약 실행 결과를 검증하여 거래의 프라이버시와 무결성을 보장하는 것입니다. 전통적인 이더리움 네트워크와 달리, zkEVM의 검증 및 스마트 계약 실행 과정은 분리되어 있으며, 즉 검증자는 제로 지식 증명만 검증하면 되고, 실제로 스마트 계약을 실행할 필요가 없습니다. 다음은 zkEVM의 기본 설계입니다:

1. 제로 지식 증명 생성기: zkEVM의 사용자는 제로 지식 증명 생성기를 사용하여 제로 지식 증명을 생성해야 합니다. 이 생성기의 목적은 거래의 정확성과 합법성을 증명하는 것으로, 거래의 서명, 입력 및 출력 등을 포함합니다.

2. 제로 지식 증명 검증기: zkEVM의 검증자는 사용자가 생성한 제로 지식 증명을 검증하기 위해 제로 지식 증명 검증기를 사용해야 합니다. 검증자는 증명의 정확성을 검증해야 하며, 여기에는 증명의 형식, 증명의 데이터 무결성 및 증명의 논리적 정확성 등이 포함됩니다.

3. 스마트 계약 실행기: zkEVM의 스마트 계약 실행기는 오프라인 계산 과정으로, 계산은 오프라인 상태에서 완료될 수 있습니다. 실행기는 입력과 스마트 계약의 바이트코드를 사용하여 출력을 계산하고, 출력을 계산 결과로 제로 지식 증명 생성기에 반환합니다.

4. 프라이버시 보호: zkEVM은 제로 지식 증명을 사용하여 거래의 프라이버시와 무결성을 보호하며, 증명은 계산의 정확성만 증명하면 되고, 입력 및 출력의 세부 정보를 노출할 필요가 없습니다.

이러한 설계를 통해 zkEVM은 거래의 프라이버시와 무결성을 효과적으로 보호하면서 효율성과 확장성을 갖추게 됩니다. 탈중앙화와 성능을 저하시키지 않으면서 이더리움 네트워크에 더 높은 처리량, 더 낮은 거래 비용 및 더 빠른 확인 시간을 제공합니다.

zkEVM의 기술 구현

zkEVM은 이더리움 2계층 네트워크에서의 기술 구현으로, 거래 검증 및 데이터 검증을 포함합니다.

거래 검증

거래 검증은 거래의 정확성과 합법성을 검증하는 것으로, 거래의 서명, 입력 및 출력을 검증하는 것을 포함합니다. zkEVM에서 거래 검증은 제로 지식 증명 기술을 사용하여 구현되며, 구체적인 구현 과정은 다음과 같습니다:

(1) 증명 생성: zkEVM 사용자는 zk-SNARKs 알고리즘을 사용하여 거래의 제로 지식 증명을 생성하고, 거래의 정확성과 합법성을 증명합니다. 증명은 일반적으로 거래의 서명, 입력, 출력 등을 포함합니다.

(2) 증명 검증: zkEVM의 검증자는 검증기를 사용하여 사용자가 생성한 제로 지식 증명을 검증하고, 증명의 정확성을 검증합니다. 증명을 검증하는 과정에서 검증자는 증명의 정확성만 검증하면 되고, 거래의 구체적인 정보를 노출할 필요가 없어 거래의 프라이버시를 보호합니다. 또한, zkEVM이 제로 지식 증명 기술을 사용하기 때문에 검증자는 거래의 입력 및 출력 정보를 얻을 수 없습니다.

데이터 검증

데이터 검증은 이더리움 2계층 네트워크에 저장된 데이터의 정확성과 무결성을 검증하는 것으로, 블록 헤더, 거래 상태 트리, 저장 상태 트리 등을 검증하는 것을 포함합니다. zkEVM에서 데이터 검증은 머클 트리 구조를 사용하여 구현되며, 구체적인 구현 과정은 다음과 같습니다:

(1) 머클 트리 구축: zkEVM은 이더리움 2계층 네트워크에서 머클 트리 기반의 데이터 저장 구조를 사용하여 거래 및 상태 정보를 리프 노드로 인코딩하고, 트리에서 머클 트리를 생성 및 저장하여 거래 및 상태 정보의 빠른 조회 및 검증을 구현합니다.

(2) 머클 트리 검증: 머클 트리를 검증하는 과정에서 zkEVM은 머클 트리의 루트 해시와 리프 노드 해시의 정확성을 검증해야 합니다. 머클 트리는 효율적인 검증 성능을 가지고 있기 때문에 zkEVM은 이더리움 2계층 네트워크에 저장된 데이터의 정확성과 무결성을 빠르게 검증할 수 있습니다.

거래 검증과 데이터 검증을 통해 zkEVM은 이더리움 2계층 네트워크에서 거래의 정확성, 프라이버시 및 데이터의 무결성을 보장하여 효율적이고 탈중앙화된 확장 가능한 이더리움 2계층 네트워크를 구현합니다.

zkEVM의 동등성

zkEVM은 이더리움 메인넷과 동일한 거래 실행 환경을 모방할 수 있지만, EVM 동등성 수준은 전통적인 EVM과 다르며, 주로 언어 수준 동등성, 바이트코드 수준 동등성, 합의 수준 동등성 및 완전 동등성의 네 가지 수준으로 나뉩니다.

언어 수준 동등성의 zkEVM은 EVM 친화적인 프로그래밍 언어(예: Solidity)를 제로 지식 증명을 생성하기 위해 최적화된 맞춤형 언어로 변환할 수 있으므로 EVM의 언어 수준 호환성을 구현할 수 있습니다. 그러나 이러한 유형의 zkEVM은 사용자와 스마트 계약 개발자에게 EVM과 상호작용하는 동일한 경험을 제공하는 데 가장 제한적입니다.

바이트코드 수준 동등성의 zkEVM은 ZK Rollups가 더 높은 수준의 언어(예: Solidity)에서 컴파일된 EVM 바이트코드를 해석하고 EVM과 동일한 고급 프로그래밍 언어 및 저급 바이트코드를 모방하여 더 깊은 호환성을 구현해야 합니다. 이러한 유형의 zkEVM은 구축이 더 복잡하고 더 높은 수준의 엔지니어링 설계를 요구하지만, EVM 기반 애플리케이션 및 도구와 상호 호환됩니다.

합의 수준 동등성의 zkEVM은 EVM에 대한 최고의 원주율 호환성을 구현할 수 있으며, zkEVM에서 생성된 암호 증명이 어떤 신원 검증 없이도 EVM에 의해 수용될 수 있도록 하는 아이디어입니다.

완전 동등성의 zkEVM은 EVM의 모든 측면에서 완전히 호환되어야 하며, 이는 일반적으로 비효율적이고 비싼 ZK 시스템을 생성하게 되므로, 일반적으로 비용과 효율성 간의 균형을 맞춰야 합니다. 현재 바이트코드 호환성이 있는 두 가지 zkEVM이 있으며, 각각 Polygon zkEVM과 Scroll zkEVM입니다. 이들은 다양한 정도로 바이트코드 수준 동등성을 구현하고 있지만, 시간이 지남에 따라 이러한 구현은 완전 호환성을 향해 나아가고 있습니다.

zkEVM의 구조

zkEVM은 제로 지식 증명 기반의 확장성 솔루션으로, 스마트 계약의 실행과 검증을 L2 체인으로 이전하여 더 높은 거래 처리량과 더 낮은 거래 비용을 실현합니다. zkEVM은 실행 환경, 증명 회로 및 검증자 계약의 세 부분으로 구성됩니다.

실행 환경은 이더리움 가상 머신(EVM)과 유사하며, zkEVM 내에서 스마트 계약을 실행하고 초기 상태와 현재 거래를 기반으로 새로운 최종 상태를 계산합니다.

증명 회로는 제로 지식 증명을 생성하는 데 사용되며, 실행 환경에서 거래의 유효성을 검증합니다. 증명 생성 과정은 이전 상태, 거래 입력 및 후 상태 정보를 입력으로 사용하여 완료됩니다. 이후, 증명자는 특정 상태 전환의 유효성을 간결하게 증명합니다.

검증자 계약은 제출된 유효성 증명을 수신하고 입력 및 출력이 올바르게 계산되었는지 확인하는 데 사용됩니다. 이는 L1 체인에 배포되며, zk-rollups와 통합되어 zkEVM의 보안성과 신뢰성을 보장합니다.

zkEVM의 작업 코드는 EVM 호환 zk-rollups에서 프로그램을 실행하는 데 사용되는 저급 머신 명령어입니다. EVM과 마찬가지로 고급 언어로 작성된 계약은 가상 머신이 해석할 수 있는 저급 언어(바이트코드)로 컴파일되어야 하며, 프로그램을 가상 머신에 배포할 때 해당 바이트코드는 프로그램 실행 시 필요한 작업 코드를 지정합니다.

작업 코드를 제로 지식 증명 회로에서 사용하기에 더 적합하게 만들기 위해 두 가지 일반적인 방법이 있습니다. 첫 번째 방법은 원주율 EVM 작업 코드를 위한 제로 지식 회로를 구축하는 것으로, 이는 모든 EVM 명령어 집합을 산술 회로에서 구현해야 하며, 복잡하고 시간이 많이 소요되는 작업입니다. 두 번째 방법은 제로 지식 증명 계산을 위한 새로운 언어와 맞춤형 작업 코드를 생성하는 것으로, 개발자는 새로운 언어로 계약을 직접 작성하거나 Solidity 소스 코드를 맞춤형 zkEVM 작업 코드로 컴파일할 수 있습니다. 두 번째 방법은 일반적으로 구현이 더 쉽지만, 개발자가 기존 이더리움 인프라와 자원에 접근할 수 없게 만들 수 있습니다.

zkEVM의 장점

zkEVM은 제로 지식 증명 기술을 기반으로 한 이더리움 2계층 네트워크 프라이버시 보호 기술로, 다음과 같은 장점과 이점을 가지고 있습니다:

1. 높은 프라이버시 보호: zkEVM은 제로 지식 증명 기술을 사용하여 높은 수준의 프라이버시 보호를 구현할 수 있습니다. 구체적으로, zkEVM은 제로 지식 증명 기술을 통해 다음 두 가지 측면의 프라이버시 보호를 실현합니다:

2. 거래 프라이버시 보호: zkEVM은 거래 정보를 체인 외부에서 처리하고, 거래의 검증 결과만 체인에 저장하여 거래의 프라이버시를 보호합니다.

3. 데이터 프라이버시 보호: zkEVM은 모든 데이터를 암호화하여 처리하고, 이를 체인 외부의 zkSNARK에 저장하며, 데이터의 해시 값만 체인에 저장하여 데이터의 프라이버시를 보호합니다.

4. 높은 보안성: zkEVM은 제로 지식 증명 기술을 사용하여 높은 수준의 보안성을 구현할 수 있습니다. 구체적으로, zkEVM은 zkSNARK를 사용하여 거래와 데이터를 검증하고, 호스팅 모드를 사용하여 데이터와 개인 키를 관리하여 거래와 데이터의 보안을 보장합니다. 또한, zkEVM은 다자간 안전 계산 기술과 키 격리 기술을 사용하여 공격자의 공격과 데이터 유출을 방지합니다.

5. 효율적인 거래 속도와 처리량: zkEVM은 거래의 계산과 데이터 저장을 체인 외부로 이동시켜 거래의 속도와 처리량을 높입니다. 구체적으로, zkEVM은 분산 계산 및 저장 기술을 사용하여 거래의 계산과 데이터 저장을 여러 노드에서 수행할 수 있으며, zkSNARK 기술을 사용하여 효율적인 검증 및 인증을 구현하여 효율적인 거래 처리를 실현합니다.

6. 높은 호환성과 확장성: 프로토콜 규칙에 따라 모든 검증 노드는 이더리움 가상 머신에서 모든 계산을 다시 실행해야 하며, 이를 통해 이더리움 노드가 프로그램의 정확성을 독립적으로 검증할 수 있도록 합니다. 그러나 이러한 방법은 이더리움 네트워크의 확장성을 제한하며, 약 15-20개의 거래만 처리할 수 있습니다.

EVM과 호환되는 ZK-rollup은 이더리움의 처리량 문제를 해결할 수 있으며, 네트워크 보안을 해치지 않습니다. 다른 확장 프로토콜과 마찬가지로 ZK-rollups는 이더리움 합의 프로토콜 규칙의 부담을 받지 않으며, 실행 속도를 최적화할 수 있습니다. 일부 추정에 따르면, ZK-rollups는 이더리움의 높은 비용을 발생시키지 않으면서 초당 약 2000개의 거래를 처리할 수 있습니다.

7. 더 빠른 결정성과 자본 효율성: ZK-rollup은 op-rollup에 비해 더 빠른 최종 결정성을 가지고 있습니다. 블록체인에서 결정성은 거래가 되돌릴 수 없게 되는 데 필요한 시간으로, 네트워크 참여자가 거래의 유효성을 증명할 수 있는 객관적인 증거가 있을 때만 최종 결정됩니다.

ZK-rollups를 사용하면, zkEVM에서 실행된 거래는 이더리움에 게시된 후 즉시 완료되는 경우가 많습니다. 각 거래 배치에는 즉시 검증 가능한 유효성 증명이 포함되어 있으므로, 이더리움 메인 체인은 상태 업데이트를 빠르게 적용할 수 있습니다.

이에 비해, 낙관적 롤업은 증명이 없는 경우에만 VM 트랜잭션을 게시하므로, 트랜잭션이 최종 결정에 도달하기 위해서는 질의 기간을 거쳐야 합니다. 질의 기간은 일반적으로 1-2주이며, 이 기간 동안 누구든지 거래가 이더리움에 제출된 후 이를 도전할 수 있습니다. 느린 최종 결정성은 사용자 경험에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 지연 기간이 만료되기 전에는 사용자가 롤업에서 자산을 인출할 수 없습니다. 유동성 제공자가 이 문제를 해결할 수 있지만, 인출이 고가치 자산이나 NFT와 관련된 경우에는 무효가 될 수 있습니다.

반면, zkEVM은 위와 같은 문제가 없습니다. 더 빠른 최종 결정성은 자산을 원활하게 이동해야 하는 고급 사용자, 특히 L1과 L2 간의 NFT 거래자, DeFi 투자자 또는 차익 거래자에게 적합합니다.

zkEVM의 난점

zkEVM 구축에서의 주요 어려움은 EVM 가상 머신 설계의 초기 의도가 제로 지식 계산을 고려하지 않았다는 점에서 발생합니다. 이로 인해 발생하는 몇 가지 특성은 증명 회로 설계에 그리 친숙하지 않으며, 주로 다음 네 가지 측면이 있습니다:

• 특수 작업 코드
• EVM은 프로그램 실행 및 오류 처리와 같은 작업에서 특수 작업 코드를 사용하며, CALL, DELEGATECALL, REVERT, INVALID와 같은 작업 코드는 증명 회로 설계를 더욱 복잡하게 만듭니다.
• 스택 기반 아키텍처
• EVM이 사용하는 스택 기반 구조는 레지스터 기반 구조보다 간단하지만, 증명 계산의 난이도를 증가시킵니다. 이를 위해 ZkSync 및 StarkWare의 StarkNet과 같은 일부 유명한 zkVM은 zkEVM을 구현하기 위해 레지스터 기반 모델을 선택했습니다.
• 저장 비용
• EVM의 저장 레이아웃은 Keccak 함수와 Merkle Patricia Trie에 의존하며, 이 두 가지의 증명 비용은 매우 높습니다. 이 문제를 피하기 위해 ZkSync와 같은 일부 zkVM은 Keccak 256 함수를 대체하려고 시도하지만, 이는 기존 이더리움 도구 및 인프라와의 호환성을 해칠 수 있습니다.
• 증명 비용
• 위의 문제를 해결하더라도, zkEVM을 구축하는 데는 증명 생성 과정이 필요하며, 제로 지식 증명을 생성하는 데는 전문 하드웨어와 많은 시간, 돈 및 에너지 비용이 필요합니다.

이러한 어려움은 EVM과 호환되는 zkEVM 구축을 저해하고 있습니다. 그러나 제로 지식 기술의 지속적인 돌파구로 인해 이러한 문제들이 어느 정도 완화될 수 있으며, zkEVM 솔루션에 대한 관심이 다시 생길 수 있습니다.

zkEVM 트랙 프로젝트

다음은 다양한 유형의 zkEVM 프로토콜 및 그 작동 원리에 대한 비교입니다.

Polygon zkEVM

Polygon Hermez는 Polygon ZK-rollup 기반의 제로 지식 가상 머신으로, EVM 호환성을 지원하도록 설계되었습니다. 이는 EVM 바이트코드를 마이크로 작업 코드로 컴파일하고 uVM에서 실행하며, SNARK 및 STARK 증명을 사용하여 프로그램 실행의 정확성을 검증합니다. Polygon Hermez zkEVM은 STARK 증명 회로를 사용하여 상태 전환의 유효성 증명을 생성한 후 이를 이더리움에 제출하여 검증합니다. STARK와 SNARK 증명의 결합 사용으로 인해 STARK 증명을 더 빠르게 생성할 수 있으며, SNARK 증명의 검증 비용은 더 낮습니다.

zkSync zkEVM

zkSync는 EVM과 호환되는 ZK-rollup으로, Matter Labs가 개발하고 지원합니다. 이는 Solidity로 작성된 계약 코드를 중간 언어 Yul로 컴파일하고, 이를 zkSync의 zkEVM을 위해 설계된 맞춤형 회로 호환 바이트코드 집합으로 다시 컴파일합니다. Polygon Hermez와 마찬가지로, zkSync zkEVM은 바이트코드 수준이 아닌 언어 수준에서 EVM 호환성을 구현합니다. 예를 들어, zkSync의 zkEVM은 전통적인 덧셈 작업 코드(ADDMOD, SMOD, MULMOD)를 지원하지 않습니다.

Scroll zkEVM

Scroll은 개발 중인 새로운 제로 지식 EVM 구현입니다. Scroll 팀은 각 EVM 작업 코드에 대해 제로 지식 회로를 설계할 계획입니다. 이를 통해 개발자는 Scroll에서 이더리움 네이티브 스마트 계약 EVM을 배포할 수 있으며, 기본 EVM 바이트코드를 수정할 필요가 없습니다. 또한, Scroll zkEVM은 저장된 데이터의 정확성을 검증하기 위해 암호 누적기를 사용하고, 바이트코드와 실행 추적을 연결하는 회로를 제공하여 계산이 원래 바이트코드와 일치하는지 검증합니다.

ZK 하드웨어 가속

ZKP 생성 속도가 느리고 비쌀 수 있지만, FPGA 및 ASIC과 같은 특수 하드웨어의 보급으로 인해 그 효율성이 크게 향상될 것입니다. 프라이버시 계산 수요가 증가함에 따라 ZKP의 문장 복잡성도 증가할 것이며, 이는 전문 하드웨어를 사용하여 증명 생성 속도를 높여야만 해결할 수 있습니다. 이는 완전한 ZK 채굴 및 증명 산업의 출현을 촉진할 것이며, 아마추어들이 자신의 CPU에서 증명을 생성하거나 GPU 및 FPGA를 사용할 수 있게 될 것입니다.

ZKP의 성능 병목 현상은 주로 숫자(도메인 요소 또는 군 요소)의 벡터 곱셈 및 FFT 계산에 집중되어 있습니다. ZKP의 성능을 향상시키기 위해 다음과 같은 조치를 취할 수 있습니다:

1. 숫자 벡터의 곱셈 계산 최적화. 더 효율적인 알고리즘과 병렬 계산을 사용하여 벡터 곱셈 계산을 가속화하고, 증명 생성에 필요한 시간을 줄일 수 있습니다. 또한, 더 작은 도메인을 사용하여 숫자 벡터의 크기를 줄여 계산 시간을 더욱 줄일 수 있습니다.

2. FFT 계산 최적화. 더 효율적인 FFT 알고리즘을 사용하여 계산을 가속화하고, 분산 계산을 사용하여 계산 부담을 분산시켜 증명 생성에 필요한 시간을 줄일 수 있습니다. 또한, 더 작은 도메인과 더 짧은 FFT 주기를 사용하여 계산 시간을 줄일 수 있습니다.

3. 증명 시스템 구현 최적화. 더 효율적인 컴파일러와 최적화기를 사용하여 더 효율적인 코드를 생성하여 증명 생성에 필요한 시간을 줄일 수 있습니다.

4. 하드웨어 및 소프트웨어 환경 최적화. 더 빠른 컴퓨터와 더 최적화된 운영 체제, 컴파일러 및 라이브러리를 사용하여 증명 생성 성능을 향상시킬 수 있습니다.

이더리움이 합병되기 전, 약 2700만 개의 그래픽 카드가 그 네트워크에서 작업하고 있었으며, 5월 중에는 해시율이 1.13P로 정점에 달했습니다. 이더리움의 합병과 함께 이러한 해시율은 ETC와 같은 포크 체인으로 전환될 것입니다. 시장에 존재하는 대량의 Filecoin(FIL), AR 등의 해시 장비 외에도 ZK 증명 계산은 채굴기 하드웨어에 새로운 활용 가능성을 제공할 수 있습니다.

zkp 증명 속도에 영향을 미치는 주요 요소는 증명 시스템, 증명할 회로의 규모 및 알고리즘 소프트웨어/하드웨어 최적화의 세 가지 차원입니다.

증명 시스템의 경우, 시장에서 주류 ZK-SNARK 알고리즘(Groth16, Galois2, PLONK)은 다항식 약속을 생성하기 위해 타원 곡선(EC) 알고리즘을 사용하며, 이는 증명 과정에서 시간이 오래 걸리는 병목 현상인 대수 점 곱셈(MSM) 작업을 포함합니다. 반면, FRI 기반 알고리즘인 ZK-Stark는 해시 함수를 사용하여 다항식 약속을 생성하며, EC 알고리즘을 포함하지 않으므로 MSM 연산이 필요하지 않습니다.

증명 시스템은 기본이며, 증명할 회로의 규모도 하드웨어 최적화의 핵심 요구 사항 중 하나입니다. 예를 들어, zkEVM은 원주율 이더리움과의 호환성 차이로 인해 회로의 복잡성이 다릅니다. 예를 들어, Zksync와 Starkware는 원주율 이더리움과는 다른 가상 머신을 구축하여 이더리움 원주율 코드가 zk 처리에 적합하지 않은 문제를 피하고 회로의 복잡성을 줄였습니다. 반면, Scroll 및 Hermez와 같은 프로젝트는 기본 zkEVM과의 호환성을 목표로 하여 회로 설계가 더 복잡합니다. 하드웨어 가속은 더 복잡한 회로 설계에 대한 수요가 더욱 절실하지만, 이는 또한 변동성이 있는 문제이며, zkEVM에도 마찬가지입니다.

결론적으로, 하드웨어 가속은 ZKP 확장 솔루션 구현의 핵심 중 하나입니다. 하드웨어 가속 분야에서는 사람들이 모어의 법칙이 zk 하드웨어 가속 분야에 적용되기를 기대하고 있으며, 이는 증명 속도를 크게 향상시키고 확장 솔루션의 발전을 가속화할 것입니다. 또한, 하드웨어 zk 가속 분야는 새로운 하드웨어 가속 기술과 비즈니스 모델에 기회를 제공하고 도전 과제를 제시하며, 이는 미래에 주목받는 분야가 될 것입니다.

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