国盛证券-通信行业专题研究：区块链：ZK证明计算：算力硬件的新征途？-221104

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（以下内容从国盛证券《通信行业专题研究：区块链：ZK证明计算：算力硬件的新征途？》研报附件原文摘录）
　　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，FilecoinP1P2算力机改装最为简单，成为主流的测试机型。FilC2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ChiaP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。