ZKP:去中心化的Prover如何實現？Opside創新性提出ZKP的兩步提交算法_VER

為什么我們需要去中心化的?prover

當前，以太坊主網上已經有多個?ZK-Rollups?在運行了。然而?ZK-Rollup?的去中心化設計仍然處于早期階段。我們目前都聚焦在?Sequencer?的去中心化問題上，大部分人都忽略了，實際上目前絕大部分的?ZK-Rollup?項目都沒有實現去中心化的?prover。

對于?ZK-Rollup?來說，中心化的?prover?仍然是安全的，并且也不像中心化的?sequencer?那樣會帶來審查的問題。但是中心化的?prover?也會引發很多問題。首先，如果只有一個?prover，那么單節點宕機就會造成整個?ZK-Rollup?的有效性證明無法提交，從而給交易的最終確定性造成影響。其次，中心化的?prover?成本高昂，無法承擔未來海量的?ZK-Rollup?的算力需求。最后，從經濟的角度來說，中心化的?prover?獨享了一部分收益，這在代幣經濟學上來說，實際上是不公平的。

去中心化借貸協議Bastion完成新一輪融資，Jane Street、DCG等參投:金色財經消息，基于NEAR區塊鏈的去中心化借貸協議Bastion完成新一輪融資，具體金額未披露。投資方包括做市商巨頭Jane Street、ParaFi Capital、Digital Currency Group（DCG）、CMS以及個人投資者Darren Lau（The Daily Ape）和0xMaki。

Bastion的匿名創始人N^2表示，該項目經歷了“爆炸式增長”，在啟動的前24小時內，該協議總鎖倉量（TVL）達到2億美元。

據此前報道，3月7日，去中心化借貸協議Bastion宣布上線Aurora主網。該協議首先將支持ETH、NEAR、USDC和USDT。（The Block）[2022/3/23 14:14:04]

去中心化?prover?的挑戰

去中心化?prover?能很好地解決以上的問題，但是也帶來一些挑戰，這也是為什么最近上線的幾個?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?來提交?ZKP，zkSyncera?也是類似。

去中心化媒體和研究組織DAOrayaki獲得Gitcoin GR11總計47,667美元資助:據Gitcoin網站顯示，去中心化媒體和研究組織DAOrayaki在Gitcoin第11輪捐贈活動中總計獲得47,667美元資助。在所獲資助中，9238美元來自社區3596人捐助，38,429美元來自GR11匹配資金池。DAOrayaki在Gitcoin GR11中獲得了廣泛的社區支持，也是Gitcoin中心化治理(dGov)賽道中獲得社區支持人數最多、匹配資金最多的項目。[2021/11/6 6:35:14]

從技術細節上來講，ZK-Rollup?的智能合約驗證?ZKP?的時候，需要原始的?proof?數據，這就可能引發各種不同的鏈上攻擊行為。例如，某一個?prover?提交計算出來的?ZKP?到鏈上合約時，需要發一筆L1的交易。當這個?prover?發出的交易廣播到交易池中，攻擊者就可以看到原始?proof?數據，攻擊者可以設置一個更高的?gas?費來發交易，從而優先打包到區塊中，來獲取?PoW?獎勵。

BRD集成去中心化賬戶和域名服務Unstoppable Domains:加密貨幣錢包BRD宣布將集成去中心化賬戶和域名服務Unstoppable Domains，用戶可通過一個單一的、容易記憶的加密貨幣地址進行轉賬，用戶體驗類似于電子郵件地址。目前 Unstoppable Domains支持的最主要域名為“.crypto”，錢包將在區塊鏈中查找名稱所對應的地址，能夠與該名稱相關的地址發送或接收加密貨幣。[2021/7/28 1:21:08]

此外，由于?prover?之間是依靠算力來競爭，沒有一個可信的身份識別機制，也很難建立一個通信機制。不同的礦工有可能做重復的工作，從而造成算力的浪費。

ZKP?的兩步提交

Opside提出了一個?ZKP?兩步提交算法，來實現了?prover?的去中心化。這種算法既能夠防止?ZKP?搶跑攻擊，又可以讓更多的礦工獲得獎勵，從而鼓勵更多的礦工在線，并提供穩定、持續的?ZKP?算力。

去中心化流媒體平臺THETA.tv推出NFT:去中心化流媒體平臺THETA.tv推出NFT，這意味著平臺上的800多個流媒體可以創建屬于自己的獨特商品、表情和徽章，并與觀眾共享。（Coindesk）[2020/12/22 16:10:28]

第?1?步：提交?hash

對于某個?sequence，prover?計算出?ZKP?之后，首先計算的?hash，并向鏈上智能合約提交?hash?和?address。其中，proof?是某一個?sequence?的零知識證明，address?是該?prover?的地址；

假設在第?1?個?prover?在第?T?個區塊提交了?hash，則在第?T+?10?區塊以內，還可以接受其他?prover?提交?hash，沒有數量限制。第?T+?11?區塊及之后，不再接受新的?prover?提交?hash。

動態 | Soleimani發表最小化治理的去中心化穩定幣方案MetaCoin:Ameen Soleimani發表名為MetaCoin的最小化治理的去中心化穩定幣方案，該方案的完整細節公布在以太坊研究論壇。Soleimani 認為目前 MakerDAO 的系統過于復雜，可能會導致單點故障。MetaCoin 的方案包括了一系列的相關組件，包括：一個名為 META 的治理和獎勵代幣；一個名為 COIN 的穩定幣；使用 ETH 可以鑄造 COIN；囊括了法幣背書的穩定幣的代幣精選清單，比如 USDT、USDC 等；以交易量加權的穩定幣市場平均價格，以 Uniswap 作為價格預言機；當 ETH 價格暴跌則對抵押物執行清算；向穩定幣生成者收取浮動利率以確保錨定 1 美元；自動更新利率的算法控制器。MolochDAO 和 MetaCartel DAO 的成員將會根據之前的 ETH 的捐贈額分配初始 META 的 50%，而另外 50% 將會由一個新成立 SweatDAO 進行分配。Ameen Soleimani 是 SpankChain 首席執行官和 MolochDAO 聯合發起人。[2020/2/10]

第?2?步：提交?ZKP

第?T+?11?區塊及之后，允許任何?prover?提交?ZKP。只要有一個?ZKP?通過驗證，那么就可以根據該?ZKP?對所有提交過的?hash?進行校驗。校驗通過的?prover?都可以得到?PoW?獎勵，獎勵金額按照礦工質押量的比例來分配。

如果在第?T+?20?區塊之前，都沒有?ZKP?通過驗證，則所有提交過?hash?的?prover?都將被?slash。此時該?sequence?重新開放，允許提交新的?hash，回到第?1?步。

舉一個例子，假設?Opside?中每個L2區塊的?PoW?獎勵是?128IDE，當前總共有?64?個?Rollupslots，那么每一個?Rollupsequence?分配到的?PoW?獎勵是?2IDE。如果先后有?A,B,C3?個礦工為一個?sequence?提交了正確的?ZKP，且?A,B,C3?個礦工的礦工質押量分別為?200?K，?500?K，?300?K。那么，A,B,C?可以獲得的?PoW?獎勵分別為?0.4IDE，?1IDE，?0.6IDE。

Prover?的質押與懲罰

為了避免針對?prover?的惡意行為，prover?需要在一個特殊的系統合約中注冊，并質押一定數量的?token。如果當前質押數量小于閾值，則不允許提交?hash?和?ZKP。prover?提交?ZKP?獲得的獎勵也將依據質押量比例來分配，從而避免?prover?多次提交?ZKP?的惡意行為。

當?prover?出現以下行為，會進行不同程度的懲罰：

prover?提交了錯誤的?hash；

對于某個?sequence，如果沒有對應的?ZKP?通過驗證，則所有提交過?hash?的?prover?都將被懲罰。

罰沒的?token?將被燒毀。

關于?ZKP?的兩步提交機制更多的細節與考量，請讀者參閱官方文檔。prover?質押以及懲罰的具體數字在未來可能會改動。

幾個考量

為什么允許多個?prover?提交?hash？如果第一個?hash?的提交者才能獲得獎勵，那么第一個?prover?提交了?hash?之后，其他?prover?就沒有動力提交?proof。如果一個惡意攻擊者提交?hash?之后遲遲不提交?proof，那么會阻礙整個?sequence?被驗證的速度。因此應當允許多個?prover?獨立且并行地提交?hash，以避免?ZKP?的驗證被單個攻擊者壟斷。

為什么需要設置一個時間窗口？假設任何人在提交了?hash?之后可以立即提交?proof，那么該?proof?仍然有可能被搶跑。因為攻擊者會立即提交一個與自己地址關聯的?hash，隨后提交?proof，從而獲取獎勵。設置時間窗口之后，提交過?hash?的?prover?就沒有動力在此時間窗口內提交?proof，從而避免了?proof?被攻擊者利用的可能。

為什么要按照質押量來分配?PoW?獎勵？在一個時間窗口內，允許多個?prover?為同一個?sequence?提交?hash。實際上，礦工可以利用自己生成的?proof?提交多個?hash，從而占有大部分甚至所有?PoW?獎勵。為了避免這種攻擊行為，一個?sequence?的?PoW?獎勵將按照礦工質押量的比例來分配。

總結與規劃

本文提出的?ZKP?兩步提交算法，在實現了?prover?去中心化的同時，能很好地規避針對?prover?的搶跑攻擊，并鼓勵更多的礦工提供穩定、持續的?ZKP?算力。最初的版本將在?Opside?的?Pre-alphatestnet?上線。在未來，Opside?也將在更多?ZKP?的挖礦領域進行更多創新。例如：

根據整個網絡的?ZKP?算力供需關系，動態調整?PoS?與?PoW?的獎勵分配比例；

根據?ZK-Rollup?類型、Rollup?交易數量、gas?使用量等進行工作量預估，建立?Rollupbatch?的個性化定價機制；

應用開發者對所屬?Rollup?的?ZKP?生成進行補貼，以激勵礦工提供算力。

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