詳解ZK跨鏈通信協議：安全低成本構建全鏈DApp的未來
一級標題
原文作者：Yiping，IOSG Ventures
TL;DR
一級標題
原文作者：Yiping，IOSG Ventures
一級標題
ZK 為跨鏈通信提供了一種安全，低成本的方式
跨鏈通信協議仍處於早期階段，但有望允許DApp 訪問不同鏈上的數據
DeFi，全鏈DApp 將從跨鏈DApp 的發展中受益
ZK 跨鏈協議四個主要的組件是：生成存儲證明，結合存儲證明和ZKP，中繼ZKP，展開承諾
前言
前言
前言
數據
數據
數據
數據
數據
數據
數據
一級標題
數據
數據
數據
數據
數據
一級標題
一級標題
數據
數據
一級標題
一年內，跨鏈橋在黑客事件中的總損失約為13 億美元。跨鏈橋的使用手續費用在5 左右。 Multichain 是跨鏈橋中的頭部項目。 Multichain 的30 天交易量為$ 1.7 B，手續費收入為$ 635 K。那麼一年的交易量約為204 億美元，手續費收入為760 萬美元。按照這樣預估，跨鏈橋市場的手續費總收益遠小於被黑客盜走的資金。
一級標題
一級標題
設計
在這一部分，我們將討論ZKP 是如何實現低成本，安全的跨鏈信息通信。
將ZKP 用來中繼消息的想法很直觀，但詳細設計可能很複雜。整個工作流程可以分解為以下步驟：
決定將哪些數據傳遞給目標鏈
將ZK 證明從起始鏈傳遞到目標鏈
一級標題
一級標題
數據
生成存儲證明
數據
數據
EVM 兼容鏈使用Merkle Tree 來存儲賬戶和數據。這使得創建Merkle Proof 來驗證這些數據變得相對簡單。
Merkle 證明，也稱為Merkle path，是一種密碼學證明，證明特定數據包含在Merkle Tree 中。 Merkle Tree 證明提供了一種驗證交易或其他數據真實性的方法，而無需下載和驗證整個Merkle Tree。
一級標題
在Merkle 證明中，用戶提供了從Merkle Tree 底部到根哈希的一系列哈希，以及要驗證的具體數據。通過從特定數據開始並沿著樹向上，接收者可以計算根哈希並將其與存儲在塊頭中的根哈希進行比較。如果計算出的根哈希值與存儲的根哈希值匹配，則接收者可以確信特定數據包含在塊中並且未被更改。
一級標題
將整個存儲證明發佈到目標鏈上是不切實際的，因為它太大了，大約4 kb。對於證明進行驗證也很昂貴。在以太坊上進行驗證需要600 k gas。如果gas 價格為30 gwei，則總費用為0.018 ETH（30 美元）。
一級標題
在這種情況下，ZKP 可以提供壓縮和可組合性。開發者可以基於Merkle Tree Proof 創建ZKP。這可以大大減少證明的大小，並且使證明更容易驗證。驗證Plonk 大約需要290 k gas。如果gas 價格為30 gwei，則總費用為0.009 ETH（15 美元）。一次Groth 16 驗證使用了大約210 k gas。如果gas 價格為30 gwei，則總費用為0.006 ETH（10 美元）。
一級標題
一級標題
中繼ZKP
為了安全地將相關承諾，如狀態根或相關的ZKP 傳遞到目標鏈，我們需要設計一個共識機制。
成本
成本
延遲
成本
信任
數據
信任
消息傳遞的延遲相當高，因為消息傳遞需要時間來確認。在區塊產生後，用戶才能確認傳遞成功。在成本方面，消息傳遞需要與兩個鏈進行交互，因此比較高。這種方式需要的信任較少，因為安全性等同於鏈的安全性。這種方式沒有進行任何的鏈下計算。
一級標題
共識驗證是一種可行的方法。它與信息傳遞具有類似的延遲，信任假設和成本。然而，它必須在鏈外驗證簽名。這引入了大量鏈外計算的開銷。但共識驗證今天也可以通過ZKP 完成。
一級標題
一級標題
展開承諾
在得到承諾後，目標鏈上的用戶可以展開承諾，訪問初始鏈過去的狀態。
三種常見的展開方式是：
鏈上積累
鏈上壓縮
鏈下壓縮
鏈下壓縮和鏈上壓縮類似。
一級標題
一級標題
數據
一級標題
Succinct Labs
Lagrange
zkBridge
Herodotous
=nil; Foundation
這一領域有很多項目，例如：
數據
Succinct Labs 使用輕客戶端方法。它使用輕客戶端在目標鏈驗證起始鏈共識層的共識。 ZKP 用於生成共識證明。
Herodotus 使用ZKP 的存儲證明來為智能合約提供對來自以太坊的鏈上數據的訪問。它有一個MPC Optimistic Relayer 來中繼承諾。它採用鏈下壓縮，在鏈下展開中繼的區塊鏈標頭並創建證明。
數據
zkBridge 使用MPC 中繼網絡生成區塊頭的ZKP 並將其中繼到目標鏈。它使用deVrigo 和遞歸證明來實現非常快的證明時間，但MPC 部分有較高的複雜度。
數據
數據
=nil; Foundation 也致力於ZK 跨鏈消息協議。它使開發人員能夠在以太坊上訪問Mina 的狀態。他們在2021 年底推出了一個演示，可以在以太坊上驗證Mina 狀態。該基礎設施允許以太坊上的智能合約驗證Mina 狀態的有效性。有了這個基礎設施，智能合約就有能力識別無效的跨鏈交易。
Mina 有自己的狀態證明，但在以太坊上驗證它們的成本很高。 =nil; Foundation 使用自己的Placeholder 證明系統來生成輔助狀態證明，這種證明在以太坊上驗證起來很便宜。該基礎設施使以太坊智能合約能夠完全在鏈上驗證Mina 狀態證明。未來跨鏈應用可以直接通過這個基礎設施來驗證跨鏈交易的合法性。
一個基於此的資產跨鏈橋將包含以下幾個步驟：
跨鏈橋在Mina 上鎖定$Mina
此基礎設施生成Mina 狀態證明
此基礎設施將Mina 狀態證明提交至以太坊上
以太坊鏈上合約驗證狀態證明的有效性
應用場景
應用場景
應用場景
數據
借助基於ZK 的跨鏈消息中繼協議，開發者可以輕鬆地將應用擴展到不同的區塊鏈。
二級標題
DeFi
過去，合約部署主要集中在一條鏈上。當擴展到另一個鏈時，必須重新部署應用程序。使用基於ZK 的跨鏈消息中繼協議，將實現從單鏈應用到跨鏈應用的範式轉變。大型項目可以輕鬆擴展到不同的鏈。這將產生與全球化類似的效果。我們希望看到更多的國際公司或大型跨鏈DApps。
二級標題
二級標題
DeFi 可以從中獲益良多。跨鏈消息中繼協議可以幫助DeFi 產品整合來自不同鏈的流動性。
借貸協議可以與不同鏈上的更多DeFi 協議合作，並接受更多不同鏈上不同Token 的存款。
二級標題
鏈上衍生品將在流動性方面受到很大益處。通過安全的跨鏈通信，衍生品市場可以接觸到更多不同鏈上的潛在客戶，並且聚集更多的流動性。這可以提供更好的交易體驗。
應用鏈
二級標題
應用鍊或自定義Rollup 為Dapps 提供了更多的自由。 Dapp 開發人員可以自定義應用鏈以滿足他們自己的需求，例如性能或一些技術特性。 Dapp 開發人員還可以自定義手續費結構以激勵用戶。 Cosmos 上有很多應用鏈，因為Cosmos 具有更好的互操作性。 ZK 支持的跨鏈協議將是連接非Cosmos 應用鏈與EVM 或layer 2 生態系統的更好工具。許多正在開發的Rollup SDK 可以受益於ZK 支持的跨鏈協議。
沒有一條區塊鍊是完美的。它們以犧牲其他功能為代價為一個目的而優化。借助跨鏈消息傳遞協議，開發人員可以利用每個區塊鏈的優勢並避免其缺點。
總結
總結
總結
ZKP 為跨鏈通信提供了一種全新的方式。它雖然不能完全解決傳統跨鏈橋的安全問題，但藉助ZKP 的力量，安全的跨鏈消息通信現在大大降低了成本。證明的大小比以前小得多。鏈上驗證成本也降低了很多。能夠在目標鏈上驗證源鏈狀態，可以實現類似IBC 式的共享安全性。在過去是不可能低成本的實現的。
原文鏈接
