零知识证明与分布式计算的深度结合：将如何解锁下一个万亿赛道？

作者：火必研究院&谢锦斌（X Research DAO）

编辑: AndyHoo（X Research DAO）

1. 分布式计算发展历史和市场前景

1.1 发展历史

最开始的计算机每台只能执行一个计算任务，随着多核心多线程的CPU出现，单个计算机可以执行多个计算任务。
随着大型网站的业务增加，单服务器模式很难进行扩容，又增加硬件成本。面向服务的架构出现，由多台服务器组成。由服务注册者、服务提供者和服务消费者，三者组成。
但是随着业务增加和服务器增加，SOA模式下，点对点服务可维护性和可拓展性难度增加。类似微机原理中，总线模式出现，来协调各个服务单元。服务总线通过类似集线器的架构将所有系统连接在一起。这个组件被称为 ESB（企业服务总线）。作为一个中间角色，来翻译协调各个不同格式或者标准的服务协议。
随后基于应用程序编程接口（API）的 REST 模型通信，以其简洁、可组合性更高的特性，脱颖而出。各个服务以REST形式对外输出接口。当客户端通过 RESTful API 提出请求时，它会将资源状态表述传递给请求者或终端。该信息或表述通过 HTTP 以下列某种格式传输：JSON（Javascript 对象表示法）、HTML、XLT、Python、PHP 或纯文本。JSON 是最常用的编程语言，尽管它的名字英文原意为“JavaScript 对象表示法”，但它适用于各种语言，并且人和机器都能读。
虚拟机、容器技术，以及谷歌的三篇论文：

2003年，

2004年，

2006年，

分别是分布式文件系统、分布式计算、分布式数据库，拉开了分布式系统的帷幕。 Hadoop对谷歌论文的复现，更快更容易上手的Spark，满足实时计算的Flink。
但是以往都是分布式系统，并不是完全意义上的Peer to peer系统。在Web3领域，完全颠覆以往的软件架构。分布式系统的一致性，防欺诈攻击，防粉尘交易攻击等等一系列问题，都给去中心化计算框架带来挑战。
将以太坊为代表的智能合约公链，可以抽象理解为去中心化的计算框架，只不过EVM是有限指令集的虚拟机，无法做Web2需要的通用计算。而且链上资源也是极其昂贵。尽管如此，以太坊也是突破了点对点计算框架的瓶颈，点对点通信、计算结果全网一致性和数据一致性等等问题。

1.2 市场前景

读者在上面了解了分布式计算的历史，但还是会存在很多困惑，我来替读者列出大家可能存在的潜在疑问，如下：

从业务需求出发，为什么去中心化计算网络很重要？整体市场规模有多大？现在处于什么阶段，未来还有多少空间？哪些机会值得关注？怎么去赚钱？

1.2.1 为什么去中心化计算很重要？

在以太坊最初的愿景中，是要成为世界的计算机。在2017年，ICO大爆发之后，大家发现还是主要以资产发行为主。但是到了2020年，Defi summer出现，大量Dapp开始涌现。链上数据爆炸，面对越来越多复杂的业务场景，EVM越来越显得无力。需要链下拓展的形式，来实现EVM无法实现的功能。诸如像预言机等等角色，都是某种程度上的去中心化计算。

我们再以拓展思路去思考，现在Dapp高速增长，数据量也在爆炸式增长，这些数据的价值都需要更加复杂的算法来去计算，挖掘其商业价值。数据的价值由计算来体现和产生。这些都是大部分智能合约平台无法去实现的。

现在Dapp开发已经过去当初只需要完成0到1的过程，现在需要更加强大的底层设施，来支撑它完成更加复杂的业务场景。整个Web3已经从开发玩具应用阶段过去，未来需要面对更加复杂的逻辑和业务场景。

1.2.2 整体市场规模有多大？

如何估算市场规模呢？通过Web2领域的分布式计算业务规模来估算？乘上web3市场的渗透率？把目前市面上相应融资项目的估值相加吗？

我们不能将Web2的分布式计算市场规模照搬到Web3，理由是：1，Web2领域的分布式计算满足了大部分需求，Web3领域的去中心化计算是差异化满足市场需求。如果照搬，是有悖于市场客观背景环境。2，Web3领域的去中心化计算，未来成长出的市场业务范围是全球化的。所以我们需要更加严谨得去估算市场规模。

对于Web3领域潜在赛道整体规模预算通过以下几点出发来进行计算：

1.对行业内，其他可被纳入赛道范围内的项目估值，做为基准市值。依据coinmarketcap网站上数据显示，在市面上已经流通的分布式计算板块的项目市值在67亿美元。

2.营收模型来自于，代币经济模型的设计，例如目前比较普遍流行的代币营收模型是，代币作为交易时候支付手续费的手段。所以可以通过手续费收入，间接反映生态的繁荣程度，交易活跃程度。最终作为估值评断的标准。当然，token还有其他成熟的模型，例如用于抵押挖矿，或者交易的交易对，或者是算法稳定币的锚定资产。所以Web3项目的估值模型，区别于传统股票市场，更像是国家货币。代币可以被采用的场景会有多样性。所以对于具体项目具体分析。我们可以尝试探索Web3去中心化计算场景中，代币模型应该如何进行设计。首先我们假定自己去设计一个去中心化计算框架，我们会遇到什么样的挑战？a).因为完全去中心化的网络，在这样不可信的环境中完成计算任务的执行，需要激励资源提供者保障在线率，还要保障服务质量。在博弈机制上，需要保证激励机制合理，还要如何防止攻击者发起欺诈攻击、女巫攻击等等攻击手段。所以需要代币作为质押手段参与POS共识网络，先保障所有节点的共识一致性。对于资源贡献者，需要其贡献的工作量来实施一定的激励机制，代币激励对业务增加和网络效率提升，必须要有正向循环增长的。b).相较于其他layer1，网络本身也会产生大量交易，面对大量粉尘交易，每笔交易支付手续费，是经过市场验证的代币模型。c).如果代币只是实际用途化，市值是很难再进一步扩大。如果作为资产组合的锚定资产，进行几层资产嵌套组合，极大扩张金融化的效果。整体估值=质押率*Gas消耗率*(流通量的倒数）*单个价格

1.2.3 现在处于什么阶段，未来还有多少空间？

2017年到现在，很多团队都在尝试去中心化计算方向上发展，但是都尝试失败，后面会具体解释失败的原因。探索路径由最初类似外星人探索计划的项目，后来发展到模仿传统云计算的模式，再到Web3原生模式的探索。

当前整个赛道的现状，处于在学术层面已经验证0到1的突破，一些大型项目在工程实践上，有了较大的进展。例如当前的zkRollup和zkEVM实现上，都是刚刚发布产品的阶段。

未来还有很大空间，理由如下：1，还需提升验证计算的高效性。2，还需要补充丰富更多指令集。3，真正不同业务场景的优化。4，以往用智能合约无法实现的业务场景，可以通过去中心化计算实现。

我们通过一个具体案例来解释，完全去中心化的游戏。目前大部分Gamefi需要一个中心化服务做为后端，其后端作用在于管理玩家的状态数据和一些业务逻辑，其应用前端在于用户交互逻辑和事件触发后传递到后端。当前市面上还没有完整的解决方案，可以支撑Gamefi的业务场景。但是可被验证的去中心化计算协议出现，后端替换为zkvm。可以真正实现去中心化的游戏。前端将用户事件逻辑，发送到zkvm执行相关业务逻辑，被验证后，在去中心化数据库记录状态。

当然这只是提出的一个应用场景，而Web2有很多业务场景需要计算的能力。

1.2.4 哪些机会值得关注？怎么去赚钱？

应用场景虚拟机类型	通用型高性能虚拟机	AI虚拟机
DeFi	金融数据处理/高并发金融交易并行执行确认/高性能撮合。。。	人脸识别/信用评估/为更多借贷业务服务。。。
NFT	省Gas聚合交易/批量注册任务	AIGC/价值估算。。
社交应用	迁移Web2的社交应用/高并发高并行的业务场景/基本的社交业务逻辑，之前智能合约无法实现的	推荐算法。。。
gamefi	去中心化游戏/多人在线网络通信处理…	防作弊
创作者经济	对于不同文件类型的内容创作平台，需要支撑其业务逻辑执行的虚拟机	AIGC

2. 去中心化的分布式计算尝试

2.1云服务模式

目前以太坊有如下问题 :

1.整体吞吐量低。消耗了大量的算力，但是吞吐量只相当于一台智能手机。

2.验证积极性低。这个问题被称为 Verifier's Dilemma。获得打包权的节点得到奖励，其他节点都需要验证，但是得不到奖励，验证积极性低。久而久之，可能导致计算得不到验证，给链上数据安全性带来风险。

3.计算量受限 (gasLimit)，计算成本较高。

有团队尝试采用，被Web2广泛采用的云计算模式。用户支付一定费用，按照计算资源使用时间来计算费用。采取这样模式，其根本原因是因为其无法验证计算任务是否被正确执行，只能通过可检测的时间参数或者其他可控的参数。

最终这个模式没有广泛应用，没有考虑人性的因素。大量资源被用于挖矿，以谋取最大利益。导致真正可被利用的资源较少。这是博弈系统内，各个角色谋求利益最大化的结果。