Opside ZK-PoW V2 版本：多矿工场景下 ZKP计算可缩短至不到一分钟

Opside 是一个去中心化的ZK-RaaS (ZK-Rollup as a Service)平台，也是业内领先的ZKP（零知识证明）挖矿网络。ZK-RaaS (ZK-Rollup as a Service) 可以为任何人提供一键生成 ZK-Rollup的服务。Opside 提供通用的 ZK-Rollup launchbase，开发者可以通过launchbase轻松地部署不同类型的ZK-Rollup到不同的base chain上。

Base chain，包括Ethereum/Opside chain/BNB chain/Polygon PoS等公链。

ZK-Rollup类型，包括zkSync、Polygon zkEVM、Scroll、StarkNet 等zkEVMs，以及其他种类的ZK-Rollups。

Opside ZK-PoW Cloud会部署到多链上，包括但不限于Ethereum、BNB Chain、Polygon PoS以及Opside Chain本身。在Opside的设计中，开发者可以在上述不同的base chain上部署ZK-Rollups。随着ZK-Rollup技术的逐渐成熟，未来可能会诞生成百上千个ZK-Rollups，这将带来极大的ZKP算力需求。Opside使用 ZK-PoW 机制来激励 Miner 提供 ZKP 算力，从而为 ZK-Rollup 提供完整的硬件设施。

Opside将于5月上线Pre-alpha测试网:金色财经报道，三层架构ZK-RaaS平台Opside官网显示，将于5月上线Pre-alpha测试网。同时，据「Opside激励测试网预览」一文显示，Pre-Alpha测试网旨在测试PoS与PoW共识的混合体、测试ZK-Rollup启动基地、完成Opside的ETH2.0 共识调整、完成可用的ZK-Rollup执行环境并丰富应用生态、支持多种方式满足资产在不同层和ZK-Rollup之间的流动。Alpha测试网预计将于8月上线，旨在实现ZK-Rollup证明节点的去中心化、完整的PoW挖矿机制、定序器的去中心化、跨Rollup通信机制。最终测试网预计将于11月上线。[2023/5/2 14:37:51]

ZK-PoW V2.0的整体架构包括几个关键组件：

ZK-PoW Cloud：这是Opside提供的用于ZKP计算的云基础设施。它部署在多个链上，包括Ethereum、BNB Chain、Polygon PoS和Opside Chain。ZK-PoW Cloud负责协调和管理ZKP计算任务。

矿工节点：这些是由矿工操作的节点，他们贡献自己的计算能力来执行ZKP计算。矿工可以通过在他们的挖矿硬件上运行专用软件来参与ZK-PoW网络。

ZKP任务分发：ZK-PoW Cloud将ZKP计算任务分发给矿工节点。分发是以去中心化方式进行的，以确保公平性和效率性。ZKP任务包括为各种ZK-Rollup生成和验证零知识证明。

以太坊客户端Teku发布v22.5.1版本可选升级，新增支持Ropsten测试网:5月23日消息，以太坊客户端 Teku 发布 Teku v22.5.1 版本可选升级，新增支持 Ropsten 测试网，并减少 CPU、内存和网络使用的优化，删除了对 Kintsugi 测试网的支持。[2022/5/23 3:35:21]

ZKP计算：矿工节点接收ZKP计算任务，并进行必要的计算来生成所需的证明。这涉及执行密码学算法和进行复杂的计算。

证明提交和验证：一旦ZKP计算完成，矿工节点将生成的证明提交给ZK-PoW Cloud进行验证。云基础设施验证证明的正确性，以确保其有效性和完整性。

激励机制：矿工通过为他们的计算贡献获得奖励来激励他们参与ZK-PoW网络。奖励系统旨在激励矿工并维护网络的安全性和稳定性。

总的来说，ZK-PoW V2.0将矿工的计算资源与云基础设施相结合，为各种ZK-Rollup提供高效且可扩展的ZKP计算能力。

Aggregator 是Prover的重要组成模块， 它负责分发ZKP证明任务并接收任务结果即ZKP证明，管理ZKP证明以及将ZKP证明提交到Base Chain以此获取奖励 。因此基于功能将新版Aggregator 分为三个子模块，分别为：Proof Generator, Proof Manager, Proof Sender。

OKEx已上线Props Token (PROPS):据官方公告，OKEx已上线Props Token (PROPS) 具体时间如下：1月27日15:00开放PROPS充值，16:00开放PROPS /USDT的市场交易，17:00开放PROPS /ETH的市场交易。[2021/1/27 21:46:52]

如上图虚线框内Proof Generator模块将负责给prover（PoW矿机） 发布证明任务并接受任务结果：ZKP证明，然后将ZKP证明保存到DB数据库中。Proof Manager 负责管理完成是ZKP证明，将要上链的ZKP证明封装成发送任务转交给模块Proof Sender。模块Proof Sender 完成ZKP证明上链，即提交证明给部署在Base Chain上的 zkevm contract。

下面分别介绍这三个模块：

Rollup Chain 将一定数量交易，打包成一个batch，然后将若干个（依据交易的频繁性等多个因数）batch打包成一个sequence，然后将其提交到Base Chain，因此我们可以说每次上链数据单位是sequence。 每个sequence包括1个以上batch，而ZKP证明是证明已提交的sequence的合法性，所以batch是证明任务最小单位。

LollipopSwap创始人：中心化交易所对DeFi感到恐惧，笨拙地借机推广平台币:Defi项目LollipopSwap创始人在Medium表示，中心化交易所对于DeFi感到恐惧，并尝试通过挖矿模式推销他们的平台币和平台稳定币。据悉，Lollipopswap已于9月8号9点正式开放新的流动性挖矿池，包括DAI-ETH、UMA-ETH、COMP-ETH、LEND-ETH、YFI-ETH、SUSHI-ETH、LINK-ETH和BAND-ETH。[2020/9/10]

依据sequence包含的batch不同，需要完成的证明任务也不同，具体如下：

batch数目等于1， 证明流程BatchProofTask ----> FinalProofTask，需要依次完成BatchProofTask，FinalProofTask证明任务。

sequence包含batch数目大于1， 证明流程多个BatchProofTask ---->AggregatorproofTask ---> FinalProofTask，需要依次完成多个BatchProofTask ，AggregatorproofTask，FinalProofTask证明任务。

为了尽可能提高证明产生的效率，也为了提高PoW矿工收益，我们尽可能并发生成证明。具体表现在以下两方面：

各个sequence 证明生成没有上下文或者状态上依赖，可以并发进行。

动态 | 以太坊测试网提前激活伊斯坦布尔升级，并导致测试网Ropsten分裂:在激活伊斯坦布尔升级后，以太坊测试网络Ropsten已分为两个独立的链。据报道，升级已于UTC时间9月30日3:40（北京时间23：40）提前到来，此前原定于10月2日在区块高度6485846激活。根据以太坊基金会社区经理Hudson Jameson的说法，这是由于异常快速的区块确认时间造成的。目前看来有两个不同的链正在挖掘Ropsten测试网络。有很多矿工在旧的Ropsten链上开采，有的矿工在新的链上开采。根据Hudson的说法，由于硬分叉提前到来，许多开发人员措手不及，因此Ropsten区块链上的大多数矿工都没有升级到最新软件。目前尚不清楚这种暂时的分裂最终将如何影响在以太坊主网上激活伊斯坦布尔升级。以太坊核心开发人员将于本周五召开电话会议，讨论伊斯坦布尔的测试网激活问题。（coindesk）[2019/10/1]

同一个 sequence 里多个BatchProofTask可以并发进行。

以此更好的发挥prover的算力资源，从而能更高效的生成证明。

该模块主要负责管理ZKP证明，控制ZKP证明上链验证。主要分为三个模块

submitPendingProof: 该模块只在Aggregator每次启动时执行一次，目的是将上一次Aggregator服务停止前未完成的ZKP证明提交完成。这里是针对proofHash提交了且其他矿工提交了proof的情况。关于proofHash， proof的介绍参考Proof Sender。

tryFetchProofToSend: 在协程执行，将最新生成的ZKP证明且该证明对应的sequence未被验证加入到Proof Sender的缓存中等待上链。

processResend: 在协程执行，目的让超过时间窗口没验证成功的sequence重新提交上链。

Opside 提出了一个ZKP两步提交算法，来实现了prover的去中心化。这种算法既能够防止ZKP抢跑攻击，又可以让更多的矿工获得奖励，从而鼓励更多的矿工在线，并提供稳定、持续的ZKP算力。

第1步：对于某个sequence生产PoW证明记为proof，首先计算Hash(proof / address), 记为proofHash，并向合约提交，若该sequence之前没有提交过proofHash，则开启proofHash的提交时间窗口T1， 在之后T1个区块内矿工都有资格提交该sequence，且T1区块后才能提交proof。

第2步：提交proof， T1后区块后，开启proof提交，且限定在T2个区块内提交。如果T2区块后，所有矿工提交proof都没验证通过，则之前所有提交过proofHash的矿工都被被惩罚。如果在T1时间窗口能成功提交了proofHash，但是在T2时间窗口内未能成功提交proof，且T2 窗口内其他矿工成功提交了proof，则仍然可以继续提交该proof。除了以上场景外，重新走两步提交流程。

如下图，Proof Sender 基于三个线程安全且优先级排序缓存来实现两步提交，这三个缓存基于 sequence的起始高度进行排序，保证每次从这个三个缓存获取元素对应的 sequence高度都是最低的，同时这三个缓存中元素是去重的。对应sequence的高度越低越需要优先处理。

finalProofMsgCahce: 存放的是Proof Manager发送来finalProof消息，也就是完成ZKP证明。

monitPHTxCache： 存储要监控proofHash 交易。

ProofHashCache: 存储proof消息，用于proof上链。

如下图：

Proof Sender 模块启动后会启动3个协程，分别消费这三个缓存数据。

简单流程是：

协程1负责消费finalProofMsgCahce中的finalProof消息，计算proofHash ，如果符合上链条件（在T1条件内），则将proofHash上链，同时将proofHash 交易放入到monitPHTxCache中。

协程2消费monitPHTxCache的proofHash 交易消息，如果在T2时间窗口内，满足proof上链条件，这构造proof消息，存放到ProofHashCache。

协程3消费proof消息，proof上链。

相对旧模块，结构更加清晰，节省资源开销。

与Version1.0对比

V2.0拆分了原有服务为三个子模块，三个模块分别负责证明产生，证明管理，证明上链，结构更加清晰，三个模块耦合性低，鲁棒性强。

证明产生模块Proof Generator相对旧版添加了startBatch 参数方便新加入矿工能更快跟上挖矿进度。

证明管理模块Proof Manager相对旧版更好改进：对于矿工重启服务或者其他原因导致proof 未提交或者提交失败会第一时间重发proof，保证矿工利益；同时重发机制不仅针对proof提交失败情况，也针对所有proof提交失败或者未提交，重启时间窗口，保证Rollup Chain安全性。

证明发送模块Proof Sender基于三个线程安全优先级缓存来实现交易两步式提交，相对之前版本减少全局锁使用，保证了低高度的proof能第一时间提交，保证了矿工的利益。同时，整个服务流程更清晰，减少了线程数量，减少了程序执行中资源的消耗。

压测结果：

Version2.0使用10台64核机器，完成batch 证明566个，耗时7小时38分40秒，平均48.62秒完成一个证明。在多矿工场景下，相较于V1.0，V2.0的zk proof生成效率整体提高了50%

总之，Opside ZK-PoW V2.0优化了多矿工参与ZKP计算的流程，提升了硬件利用率，提高了服务可用性，对矿工更加友好。更重要的是，在多矿工的场景下，将ZKP的计算缩短到不到一分钟，极大地加快了ZK-Rollup的确认时间。

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