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

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。

Sushi公布新代币经济学提案,将激励流动性并促进去中心化:12月31日消息,SushiSwap新任CEO Jared Grey公布新代币经济学提案,旨在增加流动性,为其原生代币寿司创造更多效用,并为利益相关者提升最大价值。正式提案表示“就像最初希望实现的xSushi模型一样,新经济学的主要目标是通过整体和可持续的奖励机制来促进去中心化所有权和奖励流动性增长,该奖励机制随数量和费用而扩展。我们的目标是激励长期参与寿司生态系统,同时减少提取参与者的数量。”

该提案概述了协议代币经济学的四个关键变化。其中最大变化是关于质押Sushi(xSushi)将不再获得交易费用收益奖励,而是获得以Sushi支付的基于排放的奖励。产生最多交易量的交易池的流动性提供者将获得大部分Swap费用。此外,玩家还可以选择新的时间锁定机制来提高奖励。浮动比例的交易费用还将用于从公开市场回购和销毁Sushi,并锁定流动性,以提供更多的价格支撑。最后的变化则是将把Sushi的排放改为1-3% APY,以降低通胀,并在整体排放与回购、燃烧和锁定流动性之间取得平衡,这些流动性用于交易费用的价格支持。(TheBlock)[2022/12/31 22:17:48]

去中心化?prover?的挑战

HyperBC将推出首个基于Layer2的去中心化金融公链:据官方消息,为改善当前以太坊Gas费用高企、链上拥堵的状况,推动DeFi生态的可持续发展,HyperBC金融链将基于Layer 2 ZK Rollup作为技术发展路线,改善当前DeFi体验不佳的状况,实现高吞吐和低费率。同时,在商家支付和资产托管方面,HyperBC的方案将实现生态内资金的高速流通并提供闪电支付功能,可以让各个公链币种实现高频、闪电支付的效果。项目方也可以选择在HyperBC金融链中搭建DApp,加入公链生态体系,体验更为流畅的DeFi服务。

HyperBC是一家面向未来的加密资产银行,创新、诚信、责任、稳健、追求卓越是HyperBC秉承的价值观,HyperBC以“让资产更安全,让财富更自由”为使命,为资产拥有者提供资产存储、资产增值、资产交易等全方位服务,努力打造一个安全、透明、开放的世界级一流区块链银行。[2020/12/21 16:00:06]

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。

动态 | OKB上线新加坡币星交易所及去中心化交易所ViteX:本周,OKB先后上线新加坡币星交易所及去中心化交易所ViteX,并借助他们在新加坡、俄罗斯、东南亚及欧美地区的影响,拓宽海外用户。本月以来,随着价格的增长,OKB市场活跃度明显提高。此前韩国2家交易所,Bitribe和BW也已支持OKB币币交易。

截至目前,OKB开启美元、欧元、韩元、越南盾、印尼卢比等法币通道,并已上线50余个交易所,覆盖了全球141个国家和地区的百万用户。[2020/2/26]

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 | 科技网站Hacker Noon运用区块链技术创建去中心化注释系统:1月22日,科技网站Hacker Noon为测试用户推出两个基于区块链的功能,一个是让作者在不打断文章流程的情况下注释文本片段(例如定义一条技术术语);另一个类似于Medium的功能,读者可以添加内联注释,这样他们不必滚动到故事末尾,就可以参与与单个短语或句子相关的对话。这使得读者可通过浏览器“托管”自己的评论,从而通过区块链技术帮助该网站创建去中心化的注释系统。据悉,两个功能都将托管在GUN区块链协议上。GUN 区块链协议是用于在Web浏览器中运行应用程序的点对点数据库。(Decrypt)[2020/1/23]

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。

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。

声音 | 币印矿池联合创始人朱砝:2018年感受最深的是比特币和门罗币的去中心化程度之高:12月31日讯,币印矿池联合创始人朱砝表示,套用某个经典句式:中心化的欢愉,有中心化的结局。2018年让我感受最深的是比特币和门罗币的去中心化程度之高。我们目睹这些模范社区自身的成长,暗中观察他们的隐忍或是出击;也看到诸多反面教材的残暴结局,看到那些肆虐和闹剧,反目和崩溃;在这些对比之下,全世界都将意识到谁才是真正的去中心化。[2018/12/31]

第?1?步:提交?hash

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

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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