Giải thích chi tiết về giao thức truyền thông liên chuỗi ZK: xây dựng an toàn và chi phí thấp cho tương lai của DApp toàn chuỗi
tiêu đề cấp đầu tiên
Tác giả gốc: Yiping, IOSG Ventures
TL;DR
ZK cung cấp một phương thức liên lạc xuyên chuỗi an toàn và chi phí thấp
Các giao thức truyền thông xuyên chuỗi vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng hứa hẹn sẽ cho phép các DApp truy cập dữ liệu trên các chuỗi khác nhau
DeFi, DApp toàn chuỗi sẽ được hưởng lợi từ sự phát triển của DApp chuỗi chéo
Tác động của DApps chuỗi chéo dự kiến sẽ rất lớn trong vài năm tới, giống như tác động của toàn cầu hóa.
Các nhà phát triển đang nỗ lực để khám phá mô hình tốt nhất để xây dựng DApp chuỗi chéo
Độ trễ, bảo mật và chi phí là các chỉ số chính của giao thức thông tin chuỗi chéo ZK
Bốn thành phần chính của giao thức chuỗi chéo ZK là: tạo bằng chứng lưu trữ, kết hợp bằng chứng lưu trữ và ZKP, chuyển tiếp ZKP và khởi chạy các cam kết
lời tựa
lời tựa
Trước đây chỉ có Ethereum và Bitcoin. Chúng có tính thanh khoản cao nhất, nhiều người dùng nhất, nhiều ứng dụng nhất và nhiều giao dịch nhất. Sau năm 2020, nhiều blockchain mới xuất hiện, chẳng hạn như Avalanche, Polygon và BSC.
Sau khi mạng chính ra mắt của các chuỗi này, chúng tôi đã chứng kiến sự chuyển đổi mô hình từ Ethereum và Bitcoin sang Chuỗi ALT. Người dùng chuyển từ Ethereum sang ALT Chain để tìm kiếm cơ hội mới. Các nhà phát triển chuyển từ Ethereum sang Chuỗi ALT để rẽ nhánh các dự án hiện có. Những nhà phát triển này tạo cơ hội mới cho những người dùng đang tìm kiếm lợi nhuận cao.
dữ liệu
dữ liệu
Sau khi phân tán tài sản và thanh khoản trên các chuỗi khác nhau, người dùng bắt đầu nghĩ về cách quản lý và di chuyển tài sản trên các chuỗi khác nhau. Các nhà phát hành tài sản cũng xem xét cách mở rộng người dùng của họ bằng cách mở rộng sang các chuỗi khác nhau.
Cầu tài sản xuyên chuỗi sẽ trở nên phổ biến vào năm 2022. Người dùng không còn sử dụng CEX làm cầu nối chuỗi chéo nữa mà cố gắng chuyển sang cầu nối chuỗi chéo phi tập trung. Các cầu nối liên chuỗi tài sản đôi khi bị kẹt và dễ bị tấn công, nhưng dễ sử dụng và sử dụng hơn nhiều để di chuyển một lượng lớn tiền.
Tuy nhiên, các cầu nối chuỗi chéo tài sản vẫn đang ở giai đoạn đầu và không thể đáp ứng nhu cầu của các nhà phát triển DApp. Cầu nối chuỗi chéo nội dung chỉ có thể cho phép cùng một nội dung lưu chuyển giữa các mạng khác nhau. Điều này là quá hạn chế sử dụng cho các nhà phát triển. Các nhà phát triển đang tìm kiếm một cách tiếp cận chuỗi chéo tổng quát hơn.
dữ liệu
tiêu đề cấp đầu tiên
khoảnh khắc
Hầu hết các mạng blockchain được cách ly với nhau và không thể trao đổi tài sản hoặc mã thông báo trực tiếp. Cầu nối tài sản xuyên chuỗi cho phép người dùng chuyển tài sản hoặc mã thông báo giữa các mạng chuỗi khối khác nhau.
dữ liệu
dữ liệu
Giao thức liên lạc thông báo chuỗi chéo được triển khai dựa trên giao thức tài sản chuỗi chéo của nó. Với một số sửa đổi, các giao thức tài sản xuyên chuỗi này giờ đây có thể truyền thông điệp giữa các chuỗi. Điều này gây khó khăn cho họ trong việc triển khai các chức năng tùy chỉnh cho các giao thức nhắn tin xuyên chuỗi, vì thiết kế tổng thể cần phải tương thích với việc chuyển tài sản xuyên chuỗi. Chúng thiếu một số tính năng chính để xây dựng các ứng dụng xuyên chuỗi, chẳng hạn như phát thông báo từ một chuỗi đến tất cả các hợp đồng được triển khai khác trên các chuỗi khác nhau. Điều này gây khó khăn cho các nhà phát triển trong việc xây dựng các DApp toàn chuỗi thực tế.
tiêu đề cấp đầu tiên
Tại sao bạn cần ZK?
dữ liệu
Trong một năm, tổng thiệt hại của các cây cầu xuyên chuỗi trong các sự cố hack là khoảng 1,3 tỷ đô la Mỹ. Chi phí sử dụng cầu nối chéo là khoảng 5. Multichain là dự án hàng đầu trong cầu nối chuỗi chéo. Khối lượng giao dịch trong 30 ngày của Multichain là 1,7 tỷ đô la và thu nhập từ phí là 635 nghìn đô la. Sau đó, khối lượng giao dịch hàng năm là khoảng 20,4 tỷ đô la Mỹ và thu nhập từ phí là 7,6 triệu đô la Mỹ. Theo ước tính này, tổng doanh thu của thị trường cầu xuyên chuỗi ít hơn nhiều so với số tiền bị tin tặc đánh cắp.
tiêu đề cấp đầu tiên
thiết kế
Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về cách ZKP có thể thực hiện giao tiếp thông tin chuỗi chéo an toàn và chi phí thấp.
Ý tưởng sử dụng ZKP để chuyển tiếp tin nhắn rất đơn giản, nhưng thiết kế chi tiết có thể phức tạp. Toàn bộ quy trình công việc có thể được chia thành các bước sau:
Quyết định dữ liệu nào sẽ chuyển đến chuỗi mục tiêu
Có được bằng chứng lưu trữ (bằng chứng rằng dữ liệu tồn tại trong bộ lưu trữ EVM)
Tạo bằng chứng ZK dựa trên bằng chứng lưu trữ
Chuyển bằng chứng ZK từ chuỗi gốc sang chuỗi mục tiêu
Mở rộng bằng chứng ZK trên chuỗi mục tiêu
tiêu đề cấp đầu tiên
Tạo bằng chứng lưu trữ
dữ liệu
Các chuỗi tương thích với EVM sử dụng Merkle Tree để lưu trữ tài khoản và dữ liệu. Điều này làm cho việc tạo Bằng chứng Merkle để xác minh dữ liệu này tương đối đơn giản.
Cây Merkle là một cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong khoa học máy tính. Nó được sử dụng rộng rãi trong mật mã và blockchain. Nó được đặt theo tên người phát minh ra nó, Ralph Merkle, và còn được gọi là cây băm nhị phân. Ý tưởng cơ bản đằng sau Cây Merkle là chia một lượng lớn dữ liệu thành các phần nhỏ hơn, băm từng phần và sau đó kết hợp các giá trị băm để tạo thành một hàm băm gốc duy nhất. Băm gốc này hoạt động như một dấu vân tay cho toàn bộ tập dữ liệu, cho phép xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu một cách hiệu quả và an toàn.
Trong một chuỗi khối, Cây Merkle được sử dụng để tóm tắt và xác minh các giao dịch trong các khối. Mỗi giao dịch được băm và thêm vào cây, và các giá trị băm được kết hợp theo một cách cụ thể để tạo thành một hàm băm gốc duy nhất, sau đó được thêm vào tiêu đề khối. Điều này cho phép một cách hiệu quả và an toàn để xác minh tính hợp lệ của một số lượng lớn giao dịch trong một khối mà không cần phải xác minh từng giao dịch riêng lẻ. Nếu bất kỳ dữ liệu nào trong giao dịch thay đổi, hàm băm gốc cũng sẽ thay đổi, cho biết dữ liệu đã bị giả mạo.
Bằng chứng Merkle, còn được gọi là đường dẫn Merkle, là bằng chứng mật mã rằng dữ liệu nhất định được chứa trong Cây Merkle. Bằng chứng Cây Merkle cung cấp một cách để xác minh tính xác thực của giao dịch hoặc dữ liệu khác mà không cần tải xuống và xác minh toàn bộ Cây Merkle.
Trong bằng chứng Merkle, người dùng cung cấp một chuỗi các hàm băm từ dưới cùng của Cây Merkle đến hàm băm gốc và dữ liệu cụ thể sẽ được xác minh. Bằng cách bắt đầu với dữ liệu cụ thể và đi lên cây, người nhận có thể tính toán hàm băm gốc và so sánh nó với hàm băm gốc được lưu trữ trong tiêu đề khối. Nếu hàm băm gốc được tính khớp với hàm băm gốc được lưu trữ, thì người nhận có thể tin tưởng rằng dữ liệu cụ thể được chứa trong khối và không bị thay đổi.
tiêu đề cấp đầu tiên
Kết hợp Proof of Storage và ZKP
Việc đăng toàn bộ Bằng chứng lưu trữ lên chuỗi mục tiêu là không thực tế vì nó quá lớn, khoảng 4 kb. Nó cũng tốn kém để xác minh bằng chứng. Xác thực trên Ethereum cần 600k gas. Nếu giá gas là 30 gwei, thì tổng phí là 0,018 ETH ($30).
Trong trường hợp này, ZKP có thể cung cấp khả năng nén và kết hợp. Các nhà phát triển có thể tạo ZKP dựa trên Merkle Tree Proof. Điều này có thể làm giảm đáng kể kích thước của bằng chứng và làm cho chúng dễ xác minh hơn. Xác minh Plonk cần khoảng 290 k gas. Nếu giá gas là 30 gwei, thì tổng phí là 0,009 ETH ($15). Xác minh Groth 16 sử dụng khoảng 210 k khí. Nếu giá gas là 30 gwei, thì tổng phí là 0,006 ETH ($10).
tiêu đề cấp đầu tiên
Tiếp sức ZKP
Để chuyển các cam kết liên quan một cách an toàn, chẳng hạn như gốc trạng thái hoặc ZKP có liên quan, sang chuỗi mục tiêu, chúng ta cần thiết kế một cơ chế đồng thuận.
Có 3 cách phổ biến để chuyển tiếp ZKP:
Nhắn tin: Sử dụng một số giao thức nhắn tin để chuyển ZKP và nhận các lời hứa có liên quan thông qua OP CODE
Xác thực đồng thuận: Xác thực các cam kết có liên quan bằng cách chạy thuật toán đồng thuận
Bộ chuyển tiếp MPC lạc quan: Một phần của ý tưởng tương tự như những gì chúng ta đã thấy trong nhiều cầu nối tài sản chuỗi chéo và thiết kế OPRU. Có một ủy ban giữa chuỗi ban đầu và chuỗi mục tiêu. Những người tham gia trong ủy ban quyết định về hiệu lực của lời hứa kế vị. Bất cứ ai cũng có thể thách thức tính hợp lệ. Nhưng khi thử thách xảy ra, cây cầu không thể quay ngược lại như Rollup. Cần có một nhóm người thách thức riêng biệt để thực sự ngăn chặn việc gửi các tin nhắn độc hại. Trong trường hợp này, thách thức rất tốn kém và có độ trễ cao vì nó liên quan đến việc liên tục tải lên hàm băm gốc và tất cả DỮ LIỆU GỌI vào chuỗi ban đầu. Và nó cũng chỉ hoạt động ngang hàng.
trị giá
Trì hoãn
trị giá
lòng tin
dữ liệu
Độ trễ của việc gửi tin nhắn khá cao vì việc gửi tin nhắn cần có thời gian để được xác nhận. Sau khi khối được tạo, người dùng có thể xác nhận sự thành công của việc phân phối. Về chi phí, việc truyền tin cần tương tác với 2 chuỗi nên tương đối cao. Cách này đòi hỏi ít sự tin tưởng hơn vì tính bảo mật bằng với tính bảo mật của chuỗi. Phương pháp này không thực hiện bất kỳ tính toán ngoài chuỗi nào.
Xác minh đồng thuận là một cách tiếp cận khả thi. Nó có độ trễ, giả định về độ tin cậy và chi phí tương tự như nhắn tin. Tuy nhiên, nó phải xác minh chữ ký ngoài chuỗi. Điều này giới thiệu rất nhiều chi phí cho tính toán ngoài chuỗi. Nhưng việc xác minh đồng thuận cũng có thể được thực hiện ngay hôm nay với ZKP.
tiêu đề cấp đầu tiên
mở lời hứa
Sau khi nhận được cam kết, người dùng trên chuỗi mục tiêu có thể mở gói cam kết để truy cập trạng thái trước đây của chuỗi ban đầu.
Ba bản mở rộng phổ biến là:
Tích lũy trên chuỗi
Nén trên chuỗi
Nén ngoài chuỗi
Tích lũy trên chuỗi là một phương pháp phân bổ các cam kết trong mạng chuỗi khối. Theo cách tiếp cận này, toàn bộ quá trình tạo lại các tiêu đề khối từ các cam kết được thực hiện trực tiếp trên chuỗi khối. Tiêu đề khối được mã hóa chính xác được sử dụng làm DỮ LIỆU GỌI trong giao dịch và phép tính được thực hiện bởi chuỗi khối. Lợi ích của phương pháp này là không có chi phí chung về thời gian chứng minh. Và độ trễ thấp vì các bằng chứng không cần phải được xác minh bên ngoài chuỗi khối. Tuy nhiên, bất lợi là chi phí có thể cao, bởi vì việc tính toán có thể sử dụng nhiều tài nguyên.
Nén trên chuỗi là một phương pháp giảm lượng dữ liệu cần lưu trữ trên chuỗi khối. Nó được sử dụng để giảm thiểu chi phí lưu trữ lượng lớn dữ liệu trên blockchain. Ý tưởng đằng sau việc nén trên chuỗi là sử dụng thuật toán nén để giảm kích thước của dữ liệu, do đó giảm không gian mà nó chiếm trên chuỗi khối. Điều này có thể được thực hiện bằng cách loại bỏ thông tin dư thừa hoặc không cần thiết khỏi dữ liệu hoặc bằng cách sử dụng cấu trúc dữ liệu được tối ưu hóa để tiết kiệm không gian. Dữ liệu nén sau đó được lưu trữ trên chuỗi khối và có thể được giải nén khi cần.
Nén trên chuỗi có ưu điểm là giảm chi phí lưu trữ và tăng khả năng mở rộng chuỗi khối. Tuy nhiên, nó cũng có một số nhược điểm. Ví dụ: quá trình nén và giải nén dữ liệu có thể tốn kém về mặt tính toán, làm tăng độ trễ cho chuỗi khối. Hơn nữa, thuật toán nén được sử dụng có thể có tác động tiêu cực đến tính bảo mật của dữ liệu, vì nó có thể dễ bị giả mạo hoặc tấn công.
Nén ngoài chuỗi tương tự như nén trên chuỗi.
tiêu đề cấp đầu tiên
Những món đồ liên quan
Nhiều dự án cầu nối ZK hy vọng sẽ cải thiện khả năng tương tác của các chuỗi khác nhau và giảm nguy cơ bị tin tặc tiềm ẩn tấn công.
Có rất nhiều dự án trong khu vực này, chẳng hạn như:
Succinct Labs
Lagrange
zkBridge
Herodotous
=nil; Foundation
Succinct Labs sử dụng phương pháp tiếp cận khách hàng nhẹ. Nó sử dụng các ứng dụng khách nhẹ để xác minh sự đồng thuận của lớp đồng thuận chuỗi bắt đầu trên chuỗi mục tiêu. ZKP được sử dụng để tạo bằng chứng đồng thuận.
dữ liệu
Herodotus sử dụng bằng chứng lưu trữ ZKP để cung cấp các hợp đồng thông minh có quyền truy cập vào dữ liệu trên chuỗi từ Ethereum. Nó có một MPC Optimistic Relayer để chuyển tiếp các lời hứa. Nó sử dụng tính năng nén ngoài chuỗi, giúp mở rộng tiêu đề chuỗi khối được chuyển tiếp và tạo bằng chứng ngoài chuỗi.
zkBridge sử dụng mạng chuyển tiếp MPC để tạo ZKP của tiêu đề khối và chuyển tiếp nó đến chuỗi mục tiêu. Nó sử dụng deVrigo và chứng minh đệ quy để đạt được thời gian chứng minh rất nhanh, nhưng phần MPC có độ phức tạp cao hơn.
dữ liệu
=nil; Foundation cũng đang làm việc trên giao thức tin nhắn chuỗi chéo ZK. Nó cho phép các nhà phát triển truy cập vào trạng thái của Mina trên Ethereum. Họ đã tung ra một bản demo vào cuối năm 2021 có thể xác minh trạng thái Mina trên Ethereum. Cơ sở hạ tầng này cho phép các hợp đồng thông minh trên Ethereum xác minh tính hợp lệ của trạng thái Mina. Với cơ sở hạ tầng này, các hợp đồng thông minh có khả năng xác định các giao dịch xuyên chuỗi không hợp lệ.
Mina có bằng chứng trạng thái riêng, nhưng việc xác minh chúng trên Ethereum rất tốn kém. =nil; Foundation sử dụng hệ thống bằng chứng Giữ chỗ của riêng mình để tạo bằng chứng trạng thái thứ cấp có giá rẻ để xác minh trên Ethereum. Cơ sở hạ tầng này cho phép các hợp đồng thông minh Ethereum xác minh Bằng chứng trạng thái Mina hoàn toàn trên chuỗi. Trong tương lai, các ứng dụng xuyên chuỗi có thể trực tiếp xác minh tính hợp pháp của các giao dịch xuyên chuỗi thông qua cơ sở hạ tầng này.
Cầu nối chuỗi chéo tài sản dựa trên điều này sẽ bao gồm các bước sau:
Cầu liên chuỗi khóa $Mina trên Mina
Cơ sở hạ tầng này tạo ra bằng chứng trạng thái Mina
Cơ sở hạ tầng này gửi bằng chứng trạng thái Mina cho Ethereum
Hiệu lực của bằng chứng trạng thái xác minh hợp đồng trên chuỗi Ethereum
Hợp đồng trên chuỗi Ethereum nhận và lưu trữ bằng chứng trạng thái Mina, nếu bằng chứng hợp lệ
Cầu nối chuỗi chéo kiểm tra Mina và trạng thái giao dịch trên chuỗi Ethereum và phát hành $WMINA
later=nil; Foundation đang nỗ lực khắc phục sự cố một chiều. Trong bản demo trước, chỉ hỗ trợ giao tiếp chuỗi chéo một chiều. Bây giờ về mặt lý thuyết họ hỗ trợ bắc cầu hai chiều. Bằng chứng về trạng thái trên chuỗi ban đầu sẽ được tạo trong hệ thống bằng chứng Giữ chỗ và bằng chứng sẽ được tạo lại bằng hệ thống bằng chứng Kimichi. Bằng chứng sau đó được gửi tới người xác nhận Mina. Người xác thực sẽ thấy Bằng chứng về trạng thái chuỗi ban đầu là bằng chứng do zkApp gốc của Mina tạo ra.
=nil; Tổ chức cũng xuất bản Proof Market. Nơi người dùng/dự án mua/bán hầu hết các bằng chứng SNARK. Hiện tại có hai cặp giao dịch, ARITHMETIC-EXAMPLE và MINA-STATE.
Kịch bản ứng dụng
Kịch bản ứng dụng
Với giao thức chuyển tiếp tin nhắn chuỗi chéo dựa trên ZK, các nhà phát triển có thể dễ dàng mở rộng ứng dụng sang các chuỗi khối khác nhau.
Trước đây, việc triển khai hợp đồng chủ yếu tập trung vào một chuỗi. Khi mở rộng quy mô sang một chuỗi khác, ứng dụng phải được triển khai lại. Việc sử dụng giao thức chuyển tiếp thông báo chuỗi chéo dựa trên ZK sẽ nhận ra sự thay đổi mô hình từ các ứng dụng chuỗi đơn sang ứng dụng chuỗi chéo. Các dự án lớn có thể dễ dàng mở rộng sang các chuỗi khác nhau. Điều này sẽ có tác động tương tự như toàn cầu hóa. Chúng tôi muốn thấy nhiều công ty quốc tế hơn hoặc các DApp chuỗi chéo lớn.
tiêu đề phụ
DeFi
DeFi có thể hưởng lợi rất nhiều từ điều này. Giao thức chuyển tiếp thông báo chuỗi chéo có thể giúp các sản phẩm DeFi tích hợp tính thanh khoản từ các chuỗi khác nhau.
DEX, trao đổi chuỗi chéo và trình tổng hợp có thể mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn, trượt giá thấp hơn và thanh khoản cao hơn cho các cặp giao dịch. Cùng một cặp giao dịch trên các chuỗi khác nhau sẽ có một nhóm thanh khoản thống nhất. Chênh lệch giá giữa các DEX chuỗi khác nhau sẽ nhỏ hơn. DEX rõ ràng có thể thu thập nhiều thanh khoản hơn và cung cấp trải nghiệm người dùng tương đương với CEX.
Farming có thể có một chiến lược linh hoạt hơn. Giờ đây, họ có thể tìm kiếm nhiều cơ hội kiếm lợi nhuận hơn trên các chuỗi khác nhau.
Giao thức cho vay có thể hợp tác với nhiều giao thức DeFi hơn trên các chuỗi khác nhau và chấp nhận nhiều khoản tiền gửi hơn bằng các Token khác nhau trên các chuỗi khác nhau.
Các công cụ phái sinh trên chuỗi sẽ được hưởng lợi rất nhiều về mặt thanh khoản. Thông qua giao tiếp liên chuỗi an toàn, thị trường phái sinh có thể tiếp cận nhiều khách hàng tiềm năng hơn trên các chuỗi khác nhau và thu được nhiều thanh khoản hơn. Điều này có thể mang lại trải nghiệm giao dịch tốt hơn.
tiêu đề phụ
chuỗi ứng dụng
Appchain hoặc Rollup tùy chỉnh mang lại nhiều tự do hơn cho Dapps. Các nhà phát triển Dapp có thể tùy chỉnh chuỗi ứng dụng để đáp ứng nhu cầu của riêng họ, chẳng hạn như hiệu suất hoặc một số đặc điểm kỹ thuật. Các nhà phát triển Dapp cũng có thể tùy chỉnh cấu trúc phí để khuyến khích người dùng. Có nhiều chuỗi ứng dụng trên Cosmos vì Cosmos có khả năng tương tác tốt hơn. Giao thức chuỗi chéo được ZK hỗ trợ sẽ là một công cụ tốt hơn để kết nối các chuỗi ứng dụng ngoài Cosmos với hệ sinh thái EVM hoặc lớp 2. Nhiều SDK tổng hợp đang được phát triển có thể hưởng lợi từ giao thức chuỗi chéo do ZK hỗ trợ.
tiêu đề phụ
Tận dụng các đặc điểm của các chuỗi khác nhau
Không có chuỗi khối nào là hoàn hảo. Chúng được tối ưu hóa cho một mục đích với chi phí của các tính năng khác. Với giao thức nhắn tin xuyên chuỗi, các nhà phát triển có thể tận dụng điểm mạnh của từng chuỗi khối và tránh những điểm yếu của chúng.
tóm tắt
tóm tắt
ZKP cung cấp một cách hoàn toàn mới để giao tiếp xuyên chuỗi. Mặc dù nó không thể giải quyết hoàn toàn các vấn đề bảo mật của cầu nối chuỗi chéo truyền thống, nhưng với sự trợ giúp của ZKP, giao tiếp thông báo xuyên chuỗi an toàn giờ đây giúp giảm đáng kể chi phí. Kích thước bằng chứng nhỏ hơn nhiều so với trước đây. Chi phí xác minh trên chuỗi cũng giảm đi rất nhiều. Khả năng xác minh trạng thái của chuỗi nguồn trên chuỗi đích có thể đạt được bảo mật được chia sẻ tương tự như IBC. Trong quá khứ, không thể nhận ra nó với chi phí thấp.
Giao thức giao tiếp xuyên chuỗi ZK cung cấp cho các giao thức trên chuỗi khác nhau khả năng giao tiếp với nhau. Các nhà phát triển có thể phát triển DApp toàn chuỗi dựa trên giao thức chuỗi chéo ZK. DeFi, chuỗi ứng dụng sẽ được hưởng lợi từ nó.
liên kết gốc
