AVA: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。

去中心化期权协议Premia发布V3版本:金色财经报道,去中心化期权协议Premia发布V3版本,PremiaV3有五个主要特性:用户可以选择市价单和限价单来交易;流动性池将利用集中的流动性;将具有自动化策略库;交易者将能够借入资产抵押品来利用他们的活跃头寸;任何LP都可以使用他们选择的参数(标的代币、行使价、到期日等)创建任何类型的期权池。[2023/3/15 13:05:10]

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。

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。

Flare Network与Lena Instruments联合推出去中心化众筹平台CloudFunding:8月30日消息,区块链网络Flare Network与瑞士区块链软件与基础设施公司Lena Instruments共同推出去中心化众筹平台CloudFunding。CloudFunding是Fl??are产品套件的新产品,其设计以加密项目贡献者的利益为核心,CloundFunding为投资者提供了独特的优势,即能够在保留本金的同时访问项目。

CloudFunding解决了高风险众筹问题,确保贡献者始终持有其本金投资。通过CloudFunding,贡献者可以自由地将主要贡献产生的1%到100%的奖励用于他们选择的项目。更重要的是,贡献者将能够访问项目代币的IOU,该IOU在代币生成和上市活动之前可用。IOU代币将作为双方关系的官方标志,并可存储以证明贡献。(Crypto-News-Flash)[2022/8/31 12:58:44]

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。

去中心化区块链域名服务提供商ENS获Chainlink社区激励奖金:Chainlink近日宣布,ENS已获得Chainlink社区激励奖金。ENS为一家去中心化区块链域名服务提供商,服务于加密货币钱包和网站等平台。ENS将用这笔奖金在以下领域做出改善:

1. 为Chainlink预言机的合约地址创建人类可读的域名,并保障域名的不可篡改性和抗审查性,以提高访问和展示Chainlink网络地址的安全性。

2. 用Rollup打造layer2解决方案,为以太坊上的ENS域名验证DNSSEC证明,无需在链上展开计算。[2020/9/27]

ZKP?的两步提交

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:提交?hash

澳本聪:币安智能链并不去中心化,也不存在所谓的去中心化交易所:四月中旬,由社区驱动的币安链开发团队发布了币安智能链白皮书。长期以来一直与币安关系紧张的CSW(澳本聪)就此表示:“币安智能链不像他们所说的那样去中心化。事实上,币安是系统的所有者和控制者......不存在所谓的去中心化交易所。你把资金发送至交易所,他们会保管或控制你的资金。这不过是虚张声势,目的是误导监管机构。”(CoinGeek)[2020/5/7]

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?T+?10?区块以内,还可以接受其他?prover?提交?hash,没有数量限制。第?T+?11?区块及之后,不再接受新的?prover?提交?hash

腾讯阿里早有布局区块链 互联网本身就有去中心化的过程:新华企服13日消息称通过商标局查询,腾讯阿里两家公司早在一年前就布局了这项技术,腾讯、阿里的区块链商标也已经进入了实质审查阶段。消息也提到,目前互联网有着中心化的趋势,就以个人访问网站为例,从早期的“无所不览”,到现在集中于几个大门户,意见领袖更容易吸引到关注。就微博的成长经历来看,就是从一个去中心化到大V形成中心化,再“去中心化”的过程,最终使得个体更具创造力。[2018/3/13]

第?2?步:提交?ZKP

第?T+?11?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?T+?20?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?200?K,?500?K,?300?K。那么,A,B,C?可以获得的?PoW?奖励分别为?0.4IDE,?1IDE,?0.6IDE。

Prover?的质押与惩罚

为了避免针对?prover?的恶意行为,prover?需要在一个特殊的系统合约中注册,并质押一定数量的?token。如果当前质押数量小于阈值,则不允许提交?hash?和?ZKP。prover?提交?ZKP?获得的奖励也将依据质押量比例来分配,从而避免?prover?多次提交?ZKP?的恶意行为。

当?prover?出现以下行为,会进行不同程度的惩罚

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。

几个考量

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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