ZKP만이 교차 체인을 보호할 수 있는 유일한 방법입니까?
2022년부터 Multichain, Succinct 및 Celer와 같은 많은 크로스체인 프로젝트에서 ZKP 크로스체인 테스트넷을 출시하면서 ZKP 기반 라이트 클라이언트 크로스체인은 업계에서 핫스팟이 되었습니다. ZKP 교차 체인의 본질은 기본 검증 범주에 속하며 신뢰할 수 없는 소스 체인 합의 검증을 실현하고 DAPP가 가장 안전한 다중 체인(또는 전체 체인) 생태계를 구축하도록 도울 수 있습니다. 가장 안전하다고 하는 이유는 제3자를 신뢰하여 크로스 체인 통신을 달성하는 현재의 크로스 체인 솔루션과 비교할 때 ZKP 크로스 체인은 어떠한 신뢰 가정도 도입하지 않으며 사용자는 소스 체인의 합의와 대상 체인의 합의. 이 차원에서 ZKP 크로스체인은 가장 안전한 크로스체인 방법입니다. 그러나 ZKP 크로스 체인 솔루션 기술은 매우 복잡하고 임계값이 상대적으로 높습니다.
1. ZKP를 사용하여 가벼운 클라이언트의 기본 검증을 구축하는 것이 신뢰할 수 없는 교차 체인을 달성하는 가장 좋은 방법입니다.
교차 체인 작동 가능한 프로토콜은 일반적으로 검증 방법, 외부 검증, 기본 검증 및 로컬 검증 측면에서 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 이러한 세 가지 유형의 상호 운용성 프로토콜에는 고유한 제한 사항이 있으며 무신뢰성, 확장성 및 다용성 간의 균형을 맞추기가 어렵습니다.
1. 외부 검증
외부 검증은 크로스 체인 메시지의 검증을 담당하는 신뢰할 수 있는 외부 노드 그룹을 도입하는 것을 말하며 전제는 사용자가 이 외부 노드 그룹이 형성한 릴레이 네트워크를 신뢰해야 한다는 것입니다. MPC, Oracle 시스템, PoS/PoA, 다중 서명 및 TEE를 기반으로 하는 교차 체인 솔루션은 모두 이 범주에 속합니다. 외부 검증 크로스 체인 상호 운용성 프로토콜은 타사 릴레이 노드 또는 오라클의 신뢰를 기반으로 하며 신뢰할 수 없는 메시지 릴레이 크로스 체인을 달성하는 것은 불가능하지만 경우에 따라 릴레이 및 오라클도 확인하기 어렵습니다. 신뢰하다. 이러한 유형의 교차 체인 구현은 Multichain, Wormhole, Axelar 및 LayerZero와 같은 잘 알려진 프로젝트를 포함하여 현재 시장의 주류입니다.
2. 로컬 인증
로컬 검증은 P2P 검증이라고도 불리며 상대방의 직접 검증을 의미하며 그 핵심은 해시 시간 잠금을 기반으로 한 원자 교환입니다. 거래 시 거래 당사자 쌍방은 상대방의 행위를 개별적으로 확인하며, 일방이 악을 행하는 한 쌍방 모두 손해를 보게 되므로 이익이 일치한다. 실제로 거래를 일치시키기 위해 거래 상대방 역할을 하는 유동성 공급자가 있을 것입니다. Connext와 Hop 모두 이 범주에서 일반적인 것으로 간주할 수 있습니다. 그러나 이러한 유형의 솔루션은 일반적인 메시지 크로스체인이 아닌 자산 크로스체인에만 적합하며 범용성이 약합니다.
3. 네이티브 인증
기본 검증은 대상 체인에 소스 체인 라이트 노드를 배치하는 것을 말하며 소스 체인 메시지는 대상 체인의 라이트 노드에 의해 검증됩니다.네이티브 검증에는 신뢰 가정이 없습니다.이론적으로 사용자는 소스 체인 합의 및 대상 체인 합의, 그리고 소스 체인이 대상 체인에 롤백이 없는지 확인합니다(체인의 라이트 노드는 일반적으로 소스 체인과 대상 체인의 롤백을 방지하기 위해 일정량의 블록 중복을 설정합니다). . 네이티브 검증을 위한 대표적인 프로젝트로는 Rainbow Bridge가 있으며, 지난 2년 동안 ZK 기반의 크로스체인 솔루션도 이 범주에 속합니다.
세 가지 유형의 교차 체인 상호 운용성 프로토콜의 검증 방법에 대한 포괄적인 비교가 표 1에 나와 있습니다.
표 1 교차 체인 상호 운용성 프로토콜에 대한 세 가지 유형의 검증 방법에 대한 포괄적인 비교
다중 체인 생태계의 번영은 교차 체인에 대한 수요를 낳았습니다. 멀티체인(anyCall), 레이어제로, 웜홀 등 우수한 크로스체인 프로젝트가 속속 탄생하고 있으며, 이러한 크로스체인 프로젝트는 다양성과 확장성에 더 많은 관심을 기울이고 있으며 신뢰할 수 있는 중계 네트워크도 필요합니다.
그러나 2021년부터 2022년까지 Ronin Network, Horizon, BNB Chain, Wormhole, Nomad 등의 크로스체인 프로젝트가 모두 해커의 공격을 받아 막대한 양의 자산이 도난당했습니다. 다중 체인 생태 사용자와 교차 체인 트랙 참가자는 무신뢰 교차 체인이 확장성이 약하지만 무신뢰 기능이 사용자에게 더 안전한 선택임을 발견했습니다. 따라서 네이티브 검증은 신뢰할 수 없는 크로스 체인을 실현하는 가장 좋은 방법이 됩니다.
그러나 일반적인 의미에서 기본 크로스 체인 상호 운용성 프로토콜은 대상 체인에서 소스 체인의 합의를 확인하기 위해 많은 Gas를 소비해야 합니다.그 이유는 대상 체인의 라이트 클라이언트가 많은 양의 가스를 얻어야 하기 때문입니다. 합의에 대한 정보를 생성하기 위해 소스 체인 데이터의 네이티브 검증에 ZKP를 사용하여 간결한 ZKP 증명을 생성함으로써 타겟 체인의 라이트 클라이언트는 타겟 체인의 트랜잭션을 검증하기 위해 ZKP만 획득하면 됩니다.따라서 ZKP를 사용하여 라이트 클라이언트를 위한 네이티브 검증 방법을 구축하는 것이 더 나은 솔루션이 됩니다. .
2. 컨센서스 전송을 통한 무신뢰 크로스체인 실현
Polkadot 및 Cosmos와 같은 퍼블릭 체인의 생태적 합의는 자연스럽게 생태 내에서 크로스 체인을 지원하지만 Ethereum, Solana 및 기타 이종 체인과 같이 동일한 생태에 있지 않은 퍼블릭 체인의 경우 교차 체인을 활용할 수 없습니다. 체인 장점. Multichain, Layerzero, Wormhole 등을 포함한 주류 타사 교차 체인 브리지는 모두 릴레이 네트워크를 신뢰해야 합니다. ZKP를 사용하여 구성된 교차 체인 솔루션은 제3자를 신뢰할 필요가 없으며 소스 체인의 ZKP 합의 증명을 대상 체인으로 직접 전송합니다. 대상 체인의 라이트 클라이언트는 소스의 합의 증명만 확인하면 됩니다. 컨센서스 크로스 체인을 달성하기 위해 체인.
그러나 서로 다른 체인의 합의 생성 원칙과 방법은 매우 다르며 합의를 검증하는 데 필요한 데이터도 다릅니다. ZKP 교차 체인의 어려움은 소스 체인 합의 ZKP를 생성하는 방법이며 소스 체인 합의 ZKP는 소스 체인 합의 데이터를 기반으로 생성되므로 소스 체인 ZKP의 생성도 소스 체인을 기반으로 해야 합니다. 의견 일치. 서로 다른 소스 체인 합의에 의해 생성된 ZKP 회로도 사용자 지정해야 합니다.
다른 퍼블릭 체인의 합의 생성 프로세스는 매우 다르며 ZKP 생성 프로세스도 다릅니다. 다음은 이 프로세스를 설명하기 위해 Ethereum POS를 예로 들었습니다.
Ethereum은 합의를 생성하기 위해 복잡한 유효성 검사기 선택 메커니즘을 설계했습니다. 이더리움은 라이트 클라이언트가 블록 상태를 동기화하도록 특별히 설계된 동기화 위원회인 알테어 업그레이드에 핵심 기능을 추가했습니다. 이더리움은 RANDAO 알고리즘을 사용하여 512명의 검증자를 무작위로 선정하여 동기화 위원회를 구성하고, 동기화 위원회의 정보는 Beacon Chain에 저장되며 256 Epoch(1 Epoch는 약 6.4분)마다 업데이트됩니다. 동기화 위원회의 역할은 블록 헤더에 지속적으로 서명하는 것이며, 동기화 위원회 구성원의 2/3가 서명하면 이더리움 상태 전환이 확정됩니다.
비콘 체인은 검증자가 POS 합의에 참여하는 방법으로 BLS 12-381 알고리즘을 사용합니다. 비콘 체인 블록에 있는 여러 검증자의 BLS 서명은 단일 서명으로 추가로 통합될 수 있으므로 원래 여러 서명의 데이터 통신 및 온체인 저장 압력을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 동시에 유효성 검사기는 블록 검증을 보다 효율적으로 수행하기 위해 단일 서명만 검증하면 됩니다.
동기화 위원회는 합의 메커니즘의 필수적인 부분이기 때문에 라이트 클라이언트는 전체 유효성 검사기 세트에 액세스하지 않고도 검증된 합의 상태를 얻을 수 있습니다. 소스 체인의 합의 상태를 확인하기 위해 대상 체인의 라이트 클라이언트는 일부 데이터를 다운로드하고 다음을 포함하여 확인 및 계산을 수행합니다.
(1) 머클 경로 증명. 현재 블록(sync_cmts)의 서명을 검증하는 위원회는 검증된 블록의 헤더에 지정된 다음 위원회입니다.
(2) 집계 위원회 공개 키. 현재 블록 동기화 위원회의 실제 서명에 따라 집계 위원회 공개 키를 계산할 수 있습니다.
(3) 위원회의 서명을 동기화합니다. 집계된 위원회 공개 키를 사용하여 새 블록에서 위원회 서명을 확인합니다.
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출처: zkPoS: 종단 간 무신뢰
위의 ZKP 라이트 클라이언트 동기화 컨센서스 프로세스에서 오프체인 증명 생성 프로세스가 소스 체인 컨센서스 메커니즘 및 라이트 클라이언트 지원과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있습니다. 그렇기 때문에 라이트 클라이언트를 체인에 구현하기 어렵고, 라이트 클라이언트는 이더리움이 업그레이드될 때마다 동기화 코드를 업데이트해야 하는지 여부를 확인해야 합니다.
3. ZKP 크로스체인 프로젝트 비교
ZKP 크로스 체인의 프로세스는 유사하며 개별 사례를 분석할 때 저자는 각 크로스 체인 프로젝트의 고유성에 더 많은 주의를 기울입니다. ZKP 크로스체인의 기본 원리는 이전 블로그(https://www.theblockbeats.info/news/35560)에서 확인할 수 있습니다.
1. zkRouter（Multichain）
zkRouter는 Multichain이 개발한 ZKP 크로스체인 프로젝트입니다.백서에 따르면 그 비전은 zkRouter를 MBI(Multi-chain Interoperability Protocol)의 일부로 개발하고 멀티체인 상호운용성 프로토콜을 기본 신뢰 메커니즘으로 제공하는 것입니다. . 내용의 이 부분은 이전 글에서 많이 설명을 드렸는데, 몇 가지 핵심을 말씀드리겠습니다.
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출처: zkRouter: Trustless, 일반 교차 체인 인프라
( 1) 초기 설정(Setup)
대상 체인 라이트 클라이언트가 소스 체인 ZKP 증명의 검증을 완료하려면 이전 소스 체인 블록의 합의 상태가 있어야 합니다. 블록체인의 합의 상태는 연속적입니다. 즉, 현재 블록 합의 결과는 이전 블록의 합의 결과를 기반으로 업데이트되므로 대상 체인의 라이트 클라이언트는 검증하기 전에 먼저 소스 체인의 현재 합의 상태를 얻어야 합니다. 후속 블록 합의의 정확성.
대상 체인의 라이트 클라이언트는 처음에 초기 블록 높이, 블록 헤더 해시 등을 포함하는 초기 initial_data가 필요합니다. 초기 설정은 한 번만 설정하면 되며 나중에 교차 체인 동작이 발생하면 데이터가 자동으로 업데이트됩니다.
( 2) 합의 증명 생성(Proof Gen)
이 단계는 특정 교차 체인 프로세스에서 발생합니다. 소스 체인이 새 블록을 생성하면 대상 체인은 이전 블록의 상태, 블록 생성 노드 선택 및 서명 노드의 적법성을 포함하는 새로운 정보를 동기화해야 합니다. 즉각적이지 않은 완결성 합의 메커니즘의 경우 포크로 인한 손실을 피하기 위해 특정 수의 중복 블록을 설정해야 합니다. 그런 다음 릴레이어는 오프체인 ZKP 기술을 통해 오프체인 ZKP를 계산 및 생성하고 대상 체인에 동기화합니다.
(3) 합의 증명 검증(ProofVerify)
단순 ZKP가 릴레이어에 의해 대상 체인에 제출된 후 ZKP를 검증해야 하며 이 작업 부분은 체인의 라이트 클라이언트가 수행합니다. 검증이 통과되면 검증 결과가 반환되고 소스 체인의 합의 상태 정보가 대상 체인에 업데이트됩니다.
( 4) 상호 운용 가능한 계약 호출(InterOperCall)
대상 체인 라이트 클라이언트가 소스 체인 합의(소스 체인 트랜잭션 포함)의 검증을 통과하면 참가자는 크로스 체인 상호 작용을 완료하기 위해 크로스 체인 계약 상호 운용성 호출을 시작할 수 있습니다. 자세한 내용은 백서를 참조하십시오.
zkRouter의 핵심 장점은 높은 TPS 크로스 체인의 실현입니다. 설명에 따르면 zkRouter의 TPS 상한은 퍼블릭 체인의 TPS이며 테스트 네트워크는 데이터가 100 TXS에 도달할 수 있음을 보여줍니다.
Goerli 테스트 네트워크 소스 체인 주소: https://goerli.etherscan.io/txs?a=0x91d1d54572ef662419d9e552a013321b5713e3ad
Fantom 테스트 네트워크 대상 체인 주소: https://testnet.ftmscan.com/address/0x91d1D54572Ef662419d9E552A013321b5713E3AD#tokentxns
zkRouter의 특정 솔루션에 대한 구체적인 설명은 백서를 참조할 수 있습니다.
2. Hyper Oracle（Hyper Oracle）
Hyper Oracle은 자신을 신뢰할 수 없는 오라클 네트워크로 정의합니다. 다른 ZKP 크로스체인 프로젝트와의 차이점은 Hyper Oracle이 전체 합의의 이전을 강조한다는 것입니다. 하이퍼 오라클의 비전은 가벼운 클라이언트가 이더리움 PoS의 전체 합의를 확인해야 하는 종단 간 무신뢰를 달성하는 것입니다.
Ethereum POS 구현에서 동기화위원회의 합의는 이미 전체 합의의 일부입니다. 전체 합의의 전송을 강조해야하는 이유는 무엇입니까?
3. Brevis（Celer）
Brevis는 스스로를 본질적으로 교차 체인 통신 솔루션인 전체 체인 컴퓨팅 및 검증 플랫폼으로 정의하고 ZKP 합의 증명을 생성하여 신뢰할 수 없는 교차 체인 통신을 실현합니다. Brevis에는 zkFabric, zkQueryNet 및 zkAggregatorRollup의 세 가지 구성 요소가 포함되어 있습니다. 현재 상황으로 판단하면 EVM 및 NON-EVM 체인을 포함하며,
zkFabric의 주요 기능은 블록 헤더를 수집하고 ZKP 라이트 클라이언트 회로를 통해 유효성을 입증한 후 합의 증명을 생성하는 것입니다. 이는 ZK 크로스 체인 역할의 중계자 및 인증자에 해당합니다. 물론 이 시스템에서 릴레이의 목적지는 zkAggregatorRollup입니다.
zkAggregator Rollup은 경량 ZKP 가상 머신으로 구동되는 ZK 롤업 블록체인으로, zkQueryNet 및 zkFabric에서 다양한 증명 및 입력 정보를 집계합니다. Celer의 설명에 따르면 zkAggregatorRollup VM 런타임에는 다음과 같은 기능이 있습니다.
(1) zkQueryNet 및 zkFabric에 의해 생성된 증명을 재귀적으로 검증합니다.
(2) zkFabric에서 블록 헤더를 저장하고 ZKP에서 확인합니다.
(3) 쿼리 요청 및 ZKP 검증 결과를 저장합니다.
zkQueryNet은 ZKP 쿼리 엔진을 제공하는 공개 시장으로, 체인의 스마트 계약에서 데이터 쿼리를 직접 수락하고 ZKP 쿼리 엔진 회로를 통해 쿼리 결과 및 해당 ZKP 쿼리 증명을 생성할 수 있습니다. 이 결과는 Query Result에도 저장됩니다(Query Result는 zkAggregatorRollup 모듈에 속함).
이미지 설명
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출처: Brevis: ZK Omnichain 데이터 증명 플랫폼
다른 zk 교차 체인 프로젝트와 비교할 때 Brevis의 가장 큰 특징은 모듈화입니다.이 구조화 설계는 Brevis의 확장성을 향상시킵니다.다른 기능을 캡슐화하여 Brevis는 통합 인터페이스를 달성할 수 있습니다.DAPP 호출을 용이하게 하는 동시에 후속 작업에도 도움이 됩니다. 더 많은 퍼블릭 체인의 확장.
4. Telepathy（Succinct）
Telepathy는 사용자가 허가 및 신뢰 없이 상호 운용성을 달성할 수 있도록 하는 것을 목표로 Succinct 팀에서 개발한 프로토콜입니다. Telepathy를 통해 DAPP는 소스 체인에서 임의의 대상 체인으로 메시지를 안전하게 보낼 수 있습니다. 이 정의는 기존의 크로스 체인 메시지 정의 모델을 따릅니다.
Telepathy 교차 체인 통신 모델은 그림 4와 같이 주로 5단계로 구성됩니다.
(1) 다중 체인 DAPP 계약은 다중 체인 상호 운용성 명령을 시작합니다.
(2) Telepathy Broadcaster가 이 지시를 받은 후 약 12분 후에 Ethereum 메인 체인이 최종 합의를 형성합니다.
(3) Telepathy Operator는 이더리움 합의를 사용하여 ZKP 합의 증명을 생성합니다.
(4) Telepathy Relayer는 컨센서스 증명을 대상 체인 컨트랙트에 전달합니다.
(5) 대상 체인의 라이트 클라이언트 계약은 ZKP 합의 증명을 검증합니다.
이미지 설명
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출처: Telepathy 공식 프로필
5. Nil.foundation
Nil의 포지셔닝은 Brevis와 유사합니다.목표는 다중 체인 증명 시장이 되는 것입니다.DAPP는 Nil에 자신의 필요에 따라 증명 데이터를 생성하도록 요청할 수 있습니다. 여기서는 너무 자세히 설명하지 않겠습니다.
또한 이전 기사에서 언급한 zkLLVM도 Nil의 핵심 제품 중 하나입니다. 이 제품은 개발자가 고급 언어를 사용하여 ZKP를 컴파일할 수 있도록 지원하여 개발자의 진입 장벽을 크게 낮춥니다. 이 도구를 통해 개발자는 특정 도메인 언어 DSL을 배우는 데 얽매이지 않고 익숙한 언어를 사용하여 회로 설계에 집중할 수 있습니다.
4. 요약 및 전망
현재 많은 팀이 ZK 크로스 체인 브리지 개발에 노력하고 있습니다. ZKP의 생성은 소스 체인 합의와 밀접하게 관련되어 있고 체인마다 합의에 도달하는 방법과 사용되는 서명 알고리즘이 다르기 때문에 실제로 다양한 방식의 효율성과 특성도 표 2와 같이 다릅니다.
표 2 ZKP 기반의 주요 교차 체인 프로토콜 비교
이들 프로젝트는 SNARK 기술을 기반으로 한 영지식 증명 시스템이지만 구현 알고리즘, 알고리즘 최적화 정도, 사용 하드웨어 등을 통일하기 어려우므로 위에서 언급한 ZKP 생성 속도는 참고용일 뿐, 보다 자세한 데이터가 필요하다. 더 엄격해집니다.
현재 대부분의 ZK 교차 체인 브리지는 NON-EVM을 지원하며 이 점에서 프로젝트 간에 차이가 거의 없습니다. 향후 ZK 교차 체인 상호 운용성 프로토콜의 주요 경쟁 포인트는 알고리즘 최적화, 다중 체인 배포 및 계약 보안에 있습니다.
ZKP 오프체인을 생성하려면 대용량 메모리 고성능 서버가 필요하므로 장비 비용이 높고 최적화된 알고리즘으로 컴퓨팅 성능을 절약할 수 있습니다.
지난 2개월 동안 많은 교차 체인 프로토콜이 조치를 취했으며 기본적으로 ZKP 교차 체인 개발을 중심으로 합니다.일반적으로 교차 체인 테스트넷이 시작되고 많은 메인넷이 시작되지 않습니다. 또한 많은 교차 체인 프로토콜은 일반적으로 하나 또는 두 개의 체인을 연결하고 다중 체인 상호 운용성을 구현하지 않으므로 향후 교차 체인 브리지에서 지원하는 체인이 많을수록 경쟁력이 높아집니다.
ZK 크로스 체인 프로젝트는 일반적으로 대규모 시장 테스트를 거치지 않았으며 계약의 보안이 이러한 프로젝트가 이 시장에서 살아남을 수 있는지 여부를 결정합니다. 현재 이 문제는 대부분의 사람들이 무시하고 있으며 향후 보안은 ZKP 프로젝트의 가장 큰 위험 항목이 될 것입니다.
크로스체인 프로토콜은 블록체인 보안 사고의 가장 큰 타격을 받는 영역으로 거의 모든 실무자들이 크로스체인 프로토콜에 대해 걱정하게 만들었습니다.더 심각한 것은 현재 거의 모든 주류 크로스체인 프로토콜이 외부 검증 범주에 속한다는 것입니다. 무신뢰 실현에는 심각한 보안 위험이 있습니다. 중계자가 악을 행하기 위해 힘을 합치면 다중 체인 생태 참가자는 헤아릴 수 없는 손실에 직면하게 됩니다. 네이티브 검증의 한 유형인 ZKP 크로스체인은 무신뢰, 범용 및 기타 네이티브 검증 크로스체인의 고유한 장점을 가질 뿐만 아니라 대상 체인에서 원본 소스 체인 데이터를 직접 검증하는 방법보다 가스 소비가 적습니다. 최근 교차 체인 프로젝트 Fang은 ZKP 교차 체인 테스트 네트워크를 자주 시작했으며 이는 그들도 이를 잘 알고 있음을 보여줍니다. 그러나 ZKP 크로스체인 프로토콜의 개발은 아직 초기 단계에 있으며 ZKP 크로스체인 프로토콜이 사용자에게 보다 안전한 크로스체인 경험을 제공할 수 있는지 여부는 계속 추적하고 관찰해야 합니다.
원본 링크
https://hyperoracle.medium.com/zkpos-end-to-end-trustless-65edccd87c5a
https://blog-cn.celer.network/2023/03/22/brevis-a-zk-omnichain-data-attestation-platform/
https://drive.google.com/file/d/1ibuHChcYcYCN6JelRAQPnM4rkaB9EgAM/view
https://blog.succinct.xyz/blog/telepathy
https://docs.telepathy.xyz/protocol/overview
https://blog.celer.network/2023/03/21/brevis-a-zk-omnichain-data-attestation-platform/
