ZK 크로스체인 통신 프로토콜에 대한 자세한 설명: 풀체인 DApp의 미래에 대한 안전하고 저렴한 구축

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Odaily资深作者

2023-02-28 20:40 (UTC+8)

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ZKP는 교차 체인 통신을 위한 새로운 방법을 제공합니다.

AI 요약

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ZKP는 교차 체인 통신을 위한 새로운 방법을 제공합니다.

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원저자: Yiping, IOSG Ventures

TL;DR

ZK는 교차 체인 통신을 위한 안전하고 저렴한 방법을 제공합니다.

교차 체인 통신 프로토콜은 아직 초기 단계에 있지만 DApp이 다른 체인의 데이터에 액세스할 수 있도록 약속합니다.

DeFi, 풀체인 DApp은 크로스체인 DApp 개발의 혜택을 받을 것입니다.

크로스 체인 DApps의 영향은 세계화의 영향과 마찬가지로 향후 몇 년 동안 매우 클 것으로 예상됩니다.

개발자들은 크로스 체인 DApp 구축을 위한 최상의 모델을 탐색하기 위해 열심히 노력하고 있습니다.

대기 시간, 보안 및 비용은 ZK 교차 체인 정보 프로토콜의 주요 지표입니다.

ZK 크로스 체인 프로토콜의 네 가지 주요 구성 요소는 스토리지 증명 생성, 스토리지 증명과 ZKP 결합, ZKP 전달 및 약정 실행입니다.

머리말

이전에는 Ethereum과 Bitcoin 만있었습니다. 그들은 가장 많은 유동성, 가장 많은 사용자, 가장 많은 애플리케이션 및 가장 많은 거래를 가지고 있습니다. 2020년 이후 Avalanche, Polygon, BSC 등 새로운 블록체인이 많이 등장했습니다.

이러한 체인의 메인넷 출시 후 우리는 이더리움과 비트코인에서 ALT 체인으로의 패러다임 전환을 목격했습니다. 사용자는 새로운 기회를 찾아 이더리움에서 ALT 체인으로 마이그레이션합니다. 개발자는 Ethereum에서 ALT Chain으로 이동하여 기존 프로젝트를 분기합니다. 이러한 개발자는 높은 수익을 원하는 사용자에게 새로운 기회를 제공합니다.

데이터

자산과 유동성을 서로 다른 체인에 분산시킨 후 사용자는 서로 다른 체인에서 자산을 관리하고 이동하는 방법에 대해 생각하기 시작합니다. 자산 발행자는 또한 다른 체인으로 확장하여 사용자를 확장하는 방법을 고려합니다.

크로스 체인 자산 브리지는 2022년에 대중화될 것입니다. 사용자는 더 이상 CEX를 크로스체인 브리지로 사용하지 않고 분산형 크로스체인 브리지로 전환하려고 합니다. 자산 교차 체인 브리지는 때때로 막히고 공격에 취약하지만 사용하기가 훨씬 쉽고 많은 양의 돈을 이동하는 데 사용됩니다.

그러나 자산 교차 체인 브리지는 아직 초기 단계에 있으며 DApp 개발자의 요구를 충족할 수 없습니다. 자산 교차 체인 브리지는 동일한 자산이 서로 다른 네트워크 간에만 흐르도록 허용할 수 있습니다. 이것은 개발자에게 사용이 너무 제한적입니다. 개발자는 보다 일반적인 교차 체인 접근 방식을 찾고 있습니다.

데이터

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순간

대부분의 블록체인 네트워크는 서로 격리되어 있으며 자산이나 토큰을 직접 교환할 수 없습니다. 교차 체인 자산 브리지를 통해 사용자는 서로 다른 블록체인 네트워크 간에 자산 또는 토큰을 전송할 수 있습니다.

데이터

크로스 체인 메시지 통신 프로토콜은 크로스 체인 자산 프로토콜을 기반으로 구현됩니다. 일부 수정을 통해 이러한 교차 체인 자산 프로토콜은 이제 체인 간에 메시지를 전달할 수 있습니다. 이로 인해 전체 디자인이 크로스체인 자산 전송과 호환되어야 하므로 크로스체인 메시징 프로토콜을 위한 사용자 지정 기능을 구현하기가 어렵습니다. 그들은 하나의 체인에서 다른 체인에 배치된 다른 모든 계약으로 메시지를 브로드캐스팅하는 것과 같은 크로스 체인 애플리케이션을 구축하기 위한 몇 가지 주요 기능이 부족합니다. 이로 인해 개발자가 실용적인 풀 체인 DApp을 구축하기가 어렵습니다.

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왜 ZK가 필요한가요?

데이터

1년 동안 해킹 사고로 인한 교차 체인 브리지의 총 손실액은 약 13억 달러입니다. 크로스 체인 브리지 사용 비용은 약 5입니다. 멀티체인은 크로스체인 브릿지의 헤드 프로젝트입니다. 멀티체인의 30일 거래량은 $1.7B이고 수수료 수입은 $635K입니다. 그러면 연간 거래량은 약 204억 달러이고 수수료 수입은 760만 달러입니다. 이 추정에 따르면 크로스 체인 브리지 시장의 총 수익은 해커가 훔친 자금보다 훨씬 적습니다.

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설계

이 부분에서는 ZKP가 저비용 및 안전한 교차 체인 정보 통신을 실현할 수 있는 방법에 대해 논의합니다.

ZKP를 사용하여 메시지를 전달하는 아이디어는 간단하지만 세부 설계는 복잡할 수 있습니다. 전체 워크플로는 다음 단계로 나눌 수 있습니다.

대상 체인에 전달할 데이터 결정

저장 증명 획득(데이터가 EVM 저장소에 존재한다는 증명)

저장 증명을 기반으로 ZK 증명 생성

원래 체인에서 대상 체인으로 ZK 증명 전달

대상 체인에서 ZK 증명 확장

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저장 증명 생성

데이터

EVM 호환 체인은 Merkle Tree를 사용하여 계정과 데이터를 저장합니다. 따라서 Merkle Proofs를 생성하여 이 데이터를 확인하는 것이 상대적으로 간단해집니다.

Merkle Tree는 컴퓨터 과학에서 사용되는 데이터 구조입니다. 암호화 및 블록체인에서 널리 사용됩니다. 발명가인 Ralph Merkle의 이름을 따서 명명되었으며 이진 해시 트리라고도 합니다. Merkle Tree의 기본 아이디어는 많은 양의 데이터를 작은 부분으로 나누고 각 부분을 해시한 다음 해시를 결합하여 단일 루트 해시를 형성하는 것입니다. 이 루트 해시는 전체 데이터 세트의 지문 역할을 하여 데이터 무결성을 효율적이고 안전하게 확인할 수 있습니다.

블록체인에서 Merkle Tree는 블록의 트랜잭션을 요약하고 확인하는 데 사용됩니다. 각 트랜잭션은 해시되어 트리에 추가되고 해시는 특정 방식으로 결합되어 단일 루트 해시를 형성한 다음 블록 헤더에 추가됩니다. 이를 통해 각 트랜잭션을 개별적으로 확인하지 않고도 블록에 있는 많은 트랜잭션의 유효성을 효율적이고 안전하게 확인할 수 있습니다. 트랜잭션의 데이터가 변경되면 루트 해시도 변경되어 데이터가 변조되었음을 나타냅니다.

머클 경로라고도 하는 머클 증명은 특정 데이터가 머클 트리에 포함되어 있다는 암호화 증명입니다. 머클 트리 증명은 전체 머클 트리를 다운로드하고 확인하지 않고도 거래 또는 기타 데이터의 진위를 확인할 수 있는 방법을 제공합니다.

머클 증명에서 사용자는 머클 트리 하단에서 루트 해시까지 일련의 해시와 검증할 특정 데이터를 제공합니다. 특정 데이터로 시작하여 트리를 올라가면 수신자는 루트 해시를 계산하고 블록 헤더에 저장된 루트 해시와 비교할 수 있습니다. 계산된 루트 해시가 저장된 루트 해시와 일치하면 수신자는 특정 데이터가 블록에 포함되어 있고 변경되지 않았음을 확신할 수 있습니다.

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저장 증명과 ZKP 결합

저장소 증명 전체를 대상 체인에 게시하는 것은 너무 커서 약 4kb로 비실용적입니다. 증명을 확인하는 데에도 비용이 많이 듭니다. Ethereum에서 검증하려면 600k 가스가 필요합니다. 가스 가격이 30gwei이면 총 수수료는 0.018 ETH($30)입니다.

이 경우 ZKP는 압축 및 결합 가능성을 제공할 수 있습니다. 개발자는 Merkle Tree Proof를 기반으로 ZKP를 만들 수 있습니다. 이렇게 하면 증명의 크기가 크게 줄어들고 확인이 더 쉬워집니다. Plonk를 확인하려면 약 290k 가스가 필요합니다. 가스 가격이 30gwei이면 총 수수료는 0.009ETH($15)입니다. Groth 16 검증은 약 210k 가스를 사용합니다. 가스 가격이 30gwei이면 총 수수료는 0.006ETH($10)입니다.

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릴레이 ZKP

상태 루트 또는 관련 ZKP와 같은 관련 약정을 대상 체인으로 안전하게 전송하려면 합의 메커니즘을 설계해야 합니다.

ZKP를 릴레이하는 3가지 일반적인 방법이 있습니다.

메시징: 일부 메시징 프로토콜을 사용하여 ZKP를 통과하고 OP CODE를 통해 관련 약속을 얻습니다.

합의 확인: 합의 알고리즘을 실행하여 관련 약정을 확인합니다.

낙관적 MPC 중계자: 아이디어의 일부는 많은 교차 체인 자산 브리지 및 OPRU 설계에서 본 것과 유사합니다. 초기 체인과 대상 체인 사이에 위원회가 있습니다. 위원회의 참가자들은 승계 약속의 유효성을 결정합니다. 누구나 타당성에 도전할 수 있습니다. 그러나 챌린지가 발생하면 롤업처럼 브리지를 롤백할 수 없습니다. 악의적인 메시지 전달을 실제로 방지하려면 별도의 도전자 집합이 필요합니다. 이 시나리오에서 도전 과제는 비용이 많이 들고 루트 해시와 모든 CALL DATA를 초기 체인에 지속적으로 업로드해야 하기 때문에 지연 시간이 높습니다. 또한 피어 투 피어로만 작동합니다.

비용

지연

비용

신뢰하다

데이터

메시지 전달은 확인하는 데 시간이 걸리기 때문에 메시지 전달 대기 시간이 상당히 깁니다. 블록이 생성되면 사용자는 전달 성공 여부를 확인할 수 있습니다. 비용 측면에서 메시지 전달은 두 개의 체인과 상호 작용해야 하므로 상대적으로 높습니다. 이 방법은 보안이 체인의 보안과 동일하므로 신뢰가 덜 필요합니다. 이 방법은 오프 체인 계산을 수행하지 않습니다.

합의 확인은 실행 가능한 접근 방식입니다. 대기 시간, 신뢰 가정 및 비용은 메시징과 비슷합니다. 그러나 서명 오프 체인을 확인해야 합니다. 이로 인해 오프체인 계산에 많은 오버헤드가 발생합니다. 그러나 현재 ZKP를 사용하여 합의 검증을 수행할 수도 있습니다.

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열린 약속

약정을 받은 후 대상 체인의 사용자는 원래 체인의 과거 상태에 액세스하기 위해 약정을 풀 수 있습니다.

세 가지 일반적인 확장은 다음과 같습니다.

체인에 축적

온체인 압축

오프체인 압축

온체인 축적은 블록체인 네트워크에서 약속을 분산시키는 방법입니다. 이 접근 방식에서는 커밋에서 블록 헤더를 재생성하는 전체 프로세스가 블록체인에서 직접 수행됩니다. 올바르게 인코딩된 블록 헤더는 트랜잭션에서 CALL DATA로 사용되며 계산은 블록체인에서 수행됩니다. 이 접근 방식의 이점은 검증 시간 측면에서 오버헤드가 없다는 것입니다. 그리고 증명이 블록체인 외부에서 검증될 필요가 없기 때문에 대기 시간이 낮습니다. 그러나 계산이 자원 집약적일 수 있기 때문에 비용이 높을 수 있다는 단점이 있습니다.

온체인 압축은 블록체인에 저장해야 하는 데이터의 양을 줄이는 방법입니다. 대량의 데이터를 블록체인에 저장하는 비용을 최소화하기 위해 사용됩니다. 온체인 압축의 기본 아이디어는 압축 알고리즘을 사용하여 데이터 크기를 줄여 블록체인에서 차지하는 공간을 줄이는 것입니다. 이는 데이터에서 중복되거나 불필요한 정보를 제거하거나 공간 효율성에 최적화된 데이터 구조를 사용하여 수행할 수 있습니다. 압축된 데이터는 블록체인에 저장되며 필요할 때 압축을 풀 수 있습니다.

온체인 압축은 스토리지 비용을 줄이고 블록체인 확장성을 높이는 이점이 있습니다. 그러나 몇 가지 단점도 있습니다. 예를 들어, 데이터 압축 및 압축 해제 프로세스는 블록체인에 대기 시간을 추가하여 계산 비용이 많이 들 수 있습니다. 또한 사용된 압축 알고리즘은 변조 또는 공격에 취약할 수 있으므로 데이터 보안에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

오프체인 압축은 온체인 압축과 유사합니다.

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데이터

애플리케이션 시나리오

ZK 기반 크로스 체인 메시지 릴레이 프로토콜을 통해 개발자는 애플리케이션을 다른 블록체인으로 쉽게 확장할 수 있습니다.

과거에는 계약 배포가 주로 하나의 체인에 집중되었습니다. 다른 체인으로 확장할 때 애플리케이션을 재배포해야 합니다. ZK 기반 크로스 체인 메시지 릴레이 프로토콜을 사용하면 단일 체인 애플리케이션에서 크로스 체인 애플리케이션으로의 패러다임 전환을 실현할 수 있습니다. 대규모 프로젝트는 다른 체인으로 쉽게 확장할 수 있습니다. 이것은 세계화와 유사한 효과를 가질 것입니다. 우리는 더 많은 국제 기업이나 대형 크로스 체인 DApp을 보고 싶습니다.

보조 제목

DeFi

DeFi는 이것으로부터 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 크로스 체인 메시지 릴레이 프로토콜은 DeFi 제품이 다른 체인의 유동성을 통합하는 데 도움이 될 수 있습니다.

DEX, 교차 체인 교환 및 집계자는 거래 쌍에 더 나은 사용자 경험, 낮은 미끄러짐 및 더 높은 유동성을 제공할 수 있습니다. 서로 다른 체인의 동일한 거래 쌍은 통합된 유동성 풀을 갖게 됩니다. 서로 다른 체인 DEX 간의 가격 차이는 더 작아질 것입니다. DEX는 분명히 더 많은 유동성을 수집하고 CEX에 필적하는 사용자 경험을 제공할 수 있습니다.

농업은 보다 유연한 전략을 가질 수 있습니다. 그들은 이제 다른 체인에서 더 많은 수익 기회를 찾을 수 있습니다.

대출 프로토콜은 서로 다른 체인에서 더 많은 DeFi 프로토콜과 협력할 수 있으며 서로 다른 체인에서 서로 다른 토큰의 더 많은 예금을 허용할 수 있습니다.

온체인 파생상품은 유동성 측면에서 큰 이점을 얻을 것입니다. 안전한 교차 체인 통신을 통해 파생 상품 시장은 다른 체인에서 더 많은 잠재 고객에게 도달하고 더 많은 유동성을 모을 수 있습니다. 이것은 더 나은 거래 경험을 제공할 수 있습니다.

보조 제목

애플리케이션 체인

Appchain 또는 맞춤형 롤업은 Dapps에 더 많은 자유를 제공합니다. Dapp 개발자는 성능이나 일부 기술적 특성과 같은 자신의 요구 사항을 충족하도록 애플리케이션 체인을 사용자 지정할 수 있습니다. Dapp 개발자는 수수료 구조를 사용자 지정하여 사용자에게 인센티브를 제공할 수도 있습니다. Cosmos는 상호 운용성이 더 좋기 때문에 Cosmos에는 많은 애플리케이션 체인이 있습니다. ZK가 지원하는 크로스 체인 프로토콜은 비 Cosmos 애플리케이션 체인을 EVM 또는 레이어 2 생태계와 연결하는 더 나은 도구가 될 것입니다. 개발 중인 많은 롤업 SDK는 ZK가 지원하는 교차 체인 프로토콜의 이점을 누릴 수 있습니다.

보조 제목

다양한 체인의 특성 활용

완벽한 블록체인은 없습니다. 다른 기능을 희생하면서 한 가지 목적에 최적화되어 있습니다. 크로스체인 메시징 프로토콜을 통해 개발자는 각 블록체인의 강점을 활용하고 약점을 피할 수 있습니다.

요약하다

ZKP는 교차 체인 통신을 위한 새로운 방법을 제공합니다. ZKP의 도움으로 기존 크로스 체인 브리지의 보안 문제를 완전히 해결할 수는 없지만 안전한 크로스 체인 메시지 통신은 이제 비용을 크게 절감합니다. 증명 크기는 이전보다 훨씬 작습니다. 체인에 대한 검증 비용도 많이 줄어듭니다. 대상 체인에서 소스 체인의 상태를 확인할 수 있으면 IBC와 유사한 공유 보안을 달성할 수 있습니다. 과거에는 저렴한 비용으로 구현하는 것이 불가능했습니다.

ZK 교차 체인 통신 프로토콜은 서로 다른 온체인 프로토콜이 서로 통신할 수 있는 기능을 제공합니다. 개발자는 ZK 크로스체인 프로토콜을 기반으로 풀체인 DApp을 개발할 수 있습니다. DeFi, 애플리케이션 체인이 혜택을 볼 것입니다.

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