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

原文來源：OpsideTeam

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。

BetDEX公布去中心化預測市場開源基礎設施Monaco Protocol:8月24日消息，Solana 生態去中心化預測平臺 BetDEX 公布其去中心化預測市場開源基礎設施 Monaco Protocol。據 Monaco Protocol 官網顯示，BetDEX 系基于該協議搭建的去中心化預測市場，BetDEX 也是其主要貢獻者。同時，Samoyedcoin 的社區成員目前正在 Monaco Protocol 上建立預測市場，將支持使用 SAMO 投注。

此前報道，去中心化預測平臺 BetDEX 于 2021 年底宣布完成 2100 萬美元種子輪融資，該輪融資由 Paradigm 和 FTX 領投。[2022/8/24 12:46:04]

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。

Cardano創始人提議與馬斯克建立一個去中心化的社交媒體平臺:金色財經報道，Cardano創始人Charles Hoskinson表示，特斯拉首席執行官馬斯克可以與他合作建立一個去中心化的社交媒體平臺。對此，有些人認為，ADA無疑將成為該平臺的代幣。還假設加密社區將遷移到這個可能的平臺，而將 Twitter 拋在后面。[2022/4/15 14:26:18]

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。

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。

Solana生態去中心化衍生品交易平臺Drift Protocol上線alpha版本主網:據官方公告，Solana生態去中心化衍生品交易平臺Drift Protocol宣布封閉alpha版本主網現在已經上線。[2021/10/25 20:55:51]

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。

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

DeFiner創始人Jason Wu：普惠二字是去中心化金融的核心:11月5日消息，DeFiner創始人Jason Wu在參加《Defi遇冷，如何破局？》直播節目時表示國內外Defi生態共性和差異化，其中海外項目通常比較專注于一個賽道，做的比較垂直，和其它賽道處于合作關系。大家所熟知的所有海外項目，包括DeFiner基本上，一說，大家就知道是做哪塊業務的。比如Uniswap去中心化交易所，DeFiner借貸，NexusMutual保險等等。基本都是比較專注，咱們國內的DeFi項目，做的比較廣，很多都是穩定幣，交易，借貸都做。普惠二字是去中心化金融的核心。傳統金融，比類性比較高，透明度差。

舉個例子，美聯儲提供零利率資金，但是只有他的合作伙伴，大的金融機構，可以拿到最便宜的資金。包括貨幣基金市場，普通人也是參與不進去。DeFi，或者說DeFiner的普惠金融，是讓所有參與者都在同一起跑線，沒有差異的參與其中。人人都可以拿到同樣利率的資金，人人都可以參與其中。并且，通過去中心化的FINtoken鼓勵機制，人人都可以分享其中的利潤，生態共贏。[2020/11/5 11:43:53]

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

去中心化服務平臺AVA已發布兩個測試網:金色財經報道，由康奈爾大學副教授Emin Gun Sirer主導開發的去中心化服務平臺AVA宣布推出兩個測試網。這兩個測試網在擴展區塊鏈交易數量方面具有作用，因此可以擴展去中心化平臺，以與Visa和萬事達卡等支付巨頭競爭。測試網將使參與者能夠連接到全球網絡的驗證器并參與高速交易，從而僅需兩秒鐘即可確認交易。據悉，Emin Gun Sirer于2019年5月宣布創立區塊鏈組織Ava Labs。[2020/4/21]

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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