SUI:去中心化的Prover如何实现?Opside 创新性提出 ZKP的两步提交算法

原文来源:OpsideTeam

为什么我们需要去中心化的prover

当前,以太坊主网上已经有多个ZK-Rollups在运行了。然而ZK-Rollup的去中心化设计仍然处于早期阶段。我们目前都聚焦在Sequencer的去中心化问题上,大部分人都忽略了,实际上目前绝大部分的ZK-Rollup项目都没有实现去中心化的prover。

对于ZK-Rollup来说,中心化的prover仍然是安全的,并且也不像中心化的sequencer那样会带来审查的问题。但是中心化的prover也会引发很多问题。首先,如果只有一个prover,那么单节点宕机就会造成整个ZK-Rollup的有效性证明无法提交,从而给交易的最终确定性造成影响。其次,中心化的prover成本高昂,无法承担未来海量的ZK-Rollup的算力需求。最后,从经济的角度来说,中心化的prover独享了一部分收益,这在代币经济学上来说,实际上是不公平的。

Arkham CEO:缺乏隐私是当今大多数公链的常态:金色财经报道,Arkham CEO Miguel Morel针对近期对项目可能泄露私人信息的批评做出回应,称“认为缺乏隐私是当今大多数公链所固有的运作方式”,他称:“你实际上是在进行交易,并正在向一个由数百万人组成的去中心化网络广播,所有人都可以在链上查看哪些交易正在广播。公开可用的区块链可能是保持私人信息私密的最糟糕的方式。”

Morel还表示,“Arkham的主要客户交易员和对冲基金——那些通过获取关于某个特定代币的大额买卖仓位信息来赚钱的人。”[2023/7/16 10:57:50]

去中心化prover的挑战

去中心化prover能很好地解决以上的问题,但是也带来一些挑战,这也是为什么最近上线的几个zkEVM方案采用了中心化prover方案的原因之一。例如PolygonzkEVM的betamainnet中依靠trustedaggregator来提交ZKP,zkSyncera也是类似。

Mysten Labs Henry:公链Sui公布Grants审核流程和通知时间:10月28日消息,Mysten Labs APAC Dev Rel负责人Henry在Sui社区日活动上公布了Sui Grants发放审核流程。

Grants审核分为初筛、评分筛选、委员会终审+建议奖励金额、Sui董事会批准、通知申请人+KYC+签合同五个步骤。第一批申请预计11月底到12月初发通知。[2022/10/28 11:52:15]

从技术细节上来讲,ZK-Rollup的智能合约验证ZKP的时候,需要原始的proof数据,这就可能引发各种不同的链上攻击行为。例如,某一个prover提交计算出来的ZKP到链上合约时,需要发一笔L1的交易。当这个prover发出的交易广播到交易池中,攻击者就可以看到原始proof数据,攻击者可以设置一个更高的gas费来发交易,从而优先打包到区块中,来获取PoW奖励。

动态 | 创企Adhara从摩根大通Quorum项目转向Hyperledger的公链项目Besu:区块链初创公司Adhara近期正在从摩根大通的区块链项目Quorum转向Hyperledger的公链项目Besu。在此之前,Adhara的联合创始人Peter Munnings也是Consensys团队的成员,该团队曾与新加坡金融管理局对Quorum进行了测试。对此,Munnings解释称,Besu有非常严格的企业级支持协议,很容易访问。相比之下,Quorum团队则非常关注摩根大通的项目,所以我们没有从他们那里得到同等的回应。Quorum的受欢迎程度让摩根大通大吃一惊,而且经常有传言称,摩根大通正在分拆Quorum平台。在项目支持问题上,接近摩根大通Quorum工程团队的消息人士称,Adhara决定向Hyperledger寻求更多帮助是\"合理的\"。其还表示,Quorum工程团队与负责管理JPM Coin和IIN等业务的用例团队之间存在“明显的分离”。构建Besu的团队Pegasys战略和业务发展负责人Faisal Khan表示,许多人虽然与Quorum建立了试点,但同时他们也在测试Besu,以便可以进行比较。而Besu最大的卖点是它与以太坊的兼容性。(CoinDesk)[2019/10/28]

此外,由于prover之间是依靠算力来竞争,没有一个可信的身份识别机制,也很难建立一个通信机制。不同的矿工有可能做重复的工作,从而造成算力的浪费。

声音 |UMining首席技术官: 应用类项目存活率或高于技术公链项目:CoinTime现场报道,今日在芝加哥举办的区块链之声大会上,CoinTime美国首席运营官Angela Tong主持了有关中国区块链生态系统的小组讨论。对此,UMining CTO Terry Xing 博士指出,中国和美国的区块链生态除了很多共同点之外,还存在两个主要差异。一个是挖矿,美国的矿厂设施建设和劳动力的高成本导致美国矿厂建设和挖矿节点的分布和普及落后于中国。另外一点是社区,美国的项目社区除了关注投资相关属性外更关注项目生态和技术本身。Terry Xing 博士还强调,区块链技术本身很有前景,但如果没有通证经济学,有些应用就无法取得大规模的落地。在当前的熊市环境下,人们不得不考虑取得更多的技术用例,而不是赚取快钱和谈论投资。应用类项目DAPP相比技术公链将会有更多成功的机会,因为公链具有操作系统的低存活率属性,以及会受到来自科技巨头公司的强大威胁。谷歌、脸书这样的科技巨头相比创业团队具有不可比拟的开发者社区优势。[2018/8/25]

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。

动态 | 去中心化托管项目Swingby计划于1月1日发布Skybridge测试网:去中心化托管项目Swingby的Skybridge测试网将于1月1日发布,主网初步计划于 2 月推出。[2019/12/27]

对于某个sequence,prover计算出ZKP之后,首先计算的hash,并向链上智能合约提交hash和address。其中,proof是某一个sequence的零知识证明,address是该prover的地址

假设在第1个prover在第T个区块提交了hash,则在第T10区块以内,还可以接受其他prover提交hash,没有数量限制。第T11区块及之后,不再接受新的prover提交hash

第T11区块及之后,允许任何prover提交ZKP。只要有一个ZKP通过验证,那么就可以根据该ZKP对所有提交过的hash进行校验。校验通过的prover都可以得到PoW奖励,奖励金额按照矿工质押量的比例来分配。

如果在第T20区块之前,都没有ZKP通过验证,则所有提交过hash的prover都将被slash。此时该sequence重新开放,允许提交新的hash,回到第1步

举一个例子,假设Opside中每个L2区块的PoW奖励是128IDE,当前总共有64个Rollupslots,那么每一个Rollupsequence分配到的PoW奖励是2IDE。如果先后有A,B,C3个矿工为一个sequence提交了正确的ZKP,且A,B,C3个矿工的矿工质押量分别为200K,500K,300K。那么,A,B,C可以获得的PoW奖励分别为0.4IDE,1IDE,0.6IDE。

prover提交了错误的hash

对于某个sequence,如果没有对应的ZKP通过验证,则所有提交过hash的prover都将被惩罚

罚没的token将被烧毁。

关于ZKP的两步提交机制更多的细节与考量,请读者参阅官方文档。prover质押以及惩罚的具体数字在未来可能会改动。

为什么允许多个prover提交hash?如果第一个hash的提交者才能获得奖励,那么第一个prover提交了hash之后,其他prover就没有动力提交proof。如果一个恶意攻击者提交hash之后迟迟不提交proof,那么会阻碍整个sequence被验证的速度。因此应当允许多个prover独立且并行地提交hash,以避免ZKP的验证被单个攻击者垄断。

为什么需要设置一个时间窗口?假设任何人在提交了hash之后可以立即提交proof,那么该proof仍然有可能被抢跑。因为攻击者会立即提交一个与自己地址关联的hash,随后提交proof,从而获取奖励。设置时间窗口之后,提交过hash的prover就没有动力在此时间窗口内提交proof,从而避免了proof被攻击者利用的可能。

为什么要按照质押量来分配PoW奖励?在一个时间窗口内,允许多个prover为同一个sequence提交hash。实际上,矿工可以利用自己生成的proof提交多个hash,从而占有大部分甚至所有PoW奖励。为了避免这种攻击行为,一个sequence的PoW奖励将按照矿工质押量的比例来分配。

总结与规划

本文提出的ZKP两步提交算法,在实现了prover去中心化的同时,能很好地规避针对prover的抢跑攻击,并鼓励更多的矿工提供稳定、持续的ZKP算力。最初的版本将在Opside的Pre-alphatestnet上线。在未来,Opside也将在更多ZKP的挖矿领域进行更多创新。例如:

根据整个网络的ZKP算力供需关系,动态调整PoS与PoW的奖励分配比例

根据ZK-Rollup类型、Rollup交易数量、gas使用量等进行工作量预估,建立Rollupbatch的个性化定价机制

应用开发者对所属Rollup的ZKP生成进行补贴,以激励矿工提供算力

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