Оракули ZK: розблокування нового еталону безпеки блокчейну

Технологія блокчейн революціонізувала всі сфери життя, забезпечивши безпечні та прозорі транзакції без посередників. Незважаючи на трансформаційні наслідки, інтеграція реальних даних у блокчейн-системи залишається постійною проблемою. Оракули відіграють ключову посередницьку роль у цьому процесі, безперешкодно з’єднуючи блокчейн із зовнішніми джерелами даних. Однак традиційні оракули часто покладаються на довірені треті сторони, що викликає занепокоєння щодо надійності та безпеки.

В результаті з’явилося нове і перспективне рішення - оракул ЗК. Він використовує можливості доказів з нульовим розголошенням (ZKP) для вирішення цих завдань. Цей інноваційний підхід вміло поєднує сильні сторони ZKP та оракулів, щоб забезпечити більш високий рівень конфіденційності даних у блокчейн-просторі.

Що таке оракул?

Оракул діє як постачальник інформації про довіру до зовнішніх джерел, надаючи ланцюжку інформацію з кількох баз даних, включаючи ціни токенів, активність транзакцій, баланси гаманців тощо. Оракули надають інтерфейси прикладного програмування (API), які дозволяють виконувати обчислення на основі реальних подій і даних. Простіше кажучи, оракули збирають, запитують, перевіряють і перевіряють дані з різних джерел і передають їх смарт-контрактам.

Однак традиційні мережі оракулів, такі як Chainlink або The Graph, часто покладаються на механізми стейкінгу, які вимагають від вузлів стейкінгу активів для участі. Цьому підходу притаманні обмеження, особливо з точки зору довіри та вразливості до маніпуляцій.

Саме тут у гру вступають оракули ZK, і, впроваджуючи інновації ZKP, вони обіцяють революціонізувати ефективність і надійність оракулів.

Так що ж таке оракул ZK?

Оракули ZK, скорочення від оракули з нульовим розголошенням, вміло інтегрують ZKP зі смарт-контрактами для створення гнучкого он-чейн/офчейн рішення. Цей інноваційний підхід підвищує ефективність і безпеку оракулів в екосистемі блокчейну, забезпечуючи економічно ефективні офчейн-обчислення та зберігання.

Щоб відповісти на виклики традиційних оракулів, оракули ZK пропонують кілька рішень:

1. Створіть автономну мережу.

2. Підвищити безпеку базового шару.

3. Прийміть модель довіри 1 з N, щоб гарантувати, що поки принаймні один вузол працює належним чином, можна гарантувати функціонування системи.

4. Посилити децентралізацію.

5. Ефективний розподіл обчислювальних потужностей, спрямований на мінімізацію відходів.

Істотною перевагою оракулів ZK є те, що вони захищають конфіденційність даних, забезпечуючи при цьому цілісність і достовірність інформації, що передається. На відміну від традиційних оракулів, які публічно транслюють дані в блокчейн, оракули ZK дають їм унікальну перевагу, надаючи докази даних без розкриття самих даних. Це робить його особливо хорошим у випадках, коли потрібен ретельний баланс між прозорістю та конфіденційністю.

Архітектура оракула ZK

Зображення люб’язно надане Гу та Навабом

На думку Гу і Наваба, архітектура оракула ZK включає в себе наступні унікальні компоненти:

1. Джерела даних: ці організації збирають або генерують необроблені дані з різних джерел, таких як пристрої IoT, які діють як відправна точка для обчислювального процесу.

2. Офчейн Докази: Ці суб’єкти отримують необроблені дані з джерела даних і виконують обчислення. Використовуючи обчислення zk-SNARK (стислі неінтерактивні докази знань з нульовим розголошенням), вони генерують докази, які використовуються для підтвердження їх обчислень.

3. Споживач: Взаємодіючи з блокчейном за допомогою смарт-контракту, споживач надсилає запити на читання та запис. Вони покладаються на дані та докази, надані офчейн-доказами, для прийняття обґрунтованих рішень.

4. Смарт-контракти: Відповідальний за перевірку та підтримку дайджестів, пов’язаних із результатами обчислень та даними доказу ZK, смарт-контракт забезпечує цілісність доказів ZK. Вони також застосовують політику штрафів, якщо буде виявлено недійсну атестацію.

Прискорення створення доказів ZK за допомогою розширених пакетних алгоритмів

Гу і Наваб запропонували пакетний алгоритм, призначений для прискорення генерації доказів ZK, який використовує як горизонтальні, так і вертикальні методи пакетної обробки. Горизонтальне групування об’єднує кілька доказів в один доказ, тоді як вертикальне групування об’єднує подібні обчислення в один уніфікований доказ. Ці стратегії значно підвищують ефективність генерації zk proof, з покращенням продуктивності до 550 разів порівняно зі стандартними методами.

Практичні сфери застосування

Оракули ZK продемонстрували свою універсальність у різних сферах застосування, зокрема:

1. Цінові канали: У додатках DeFi оракули ZK спрощують роботу цінових каналів, усуваючи потребу в постійних оновленнях і дорогому зберіганні в блокчейні.

2. Безпечні джерела даних: оракули ZK забезпечують безпечний спосіб отримання джерел даних від непартнерів. Наприклад, користувачі можуть створювати докази своїх банківських балансів з нульовим розголошенням, не розкриваючи конфіденційних даних. Це використовується як застава для отримання кредитів у секторі децентралізованих фінансів, підвищуючи довіру до фінансових операцій.

3. Конфіденційна система голосування: оракули ZK можуть бути застосовані до конфіденційних систем голосування для досягнення результатів, які можна перевірити, без розкриття індивідуальних голосів.

4. Автентифікація: у сценаріях автентифікації оракули ZK надають цінну підтримку для автентифікації. Вони перевіряють особи користувачів, не розкриваючи складних деталей у своїх записах, забезпечуючи підхід, орієнтований на безпеку та конфіденційність.

5. Система ланцюга поставок: оракули ZK полегшують перевірку автентичності продукту без розкриття конфіденційної інформації. Ця програма забезпечує довіру та прозорість у процесі ланцюжка поставок.

Огляд проекту Building ZK Oracle

Гіпер Оракул

Hyper Oracle орієнтована на побудову власної мережі оракулів ZK для блокчейну Ethereum. Система ефективно витягує дані з кожного блоку Ethereum, використовує zkPoS для пошуку та використовує програмовані zkGraphs на основі zkWASM для обробки даних. Застосований підхід забезпечує безпечні та мінімізовані до довіри офчейн-обчислення за допомогою технології ZK. Цей інноваційний підхід не тільки створює можливість масштабувати смарт-контракти Ethereum, але й дає йому можливість виконувати складні завдання, такі як автоматизація та машинне навчання.

** **

Зображення люб’язно надане Hyper Oracle

У січні 2023 року Hyper Oracle успішно завершила раунд фінансування на загальну суму $3 млн, який спільно очолив інкубаційний фонд Sequoia China Dao5 та інші відомі установи та ангельські інвестори. Фінансування буде зосереджено на подальших дослідженнях і розробках оракулів ZK, а також блокчейн-інфраструктури.

Протокол Mina

(0) 1Labs, як партнер екосистеми Mina Protocol, активно будує оракул ZK. Оракул ZK від Mina унікальний тим, що має унікальну двоступеневу модель виконання, координовану zkApps. Початковий етап включає перевірку поза мережею, підтвердження існування конкретної інформації та завершених обчислень. Ця офчейн перевірка дозволяє виконувати локалізовані обчислення на окремих машинах.

Візьмемо для прикладу цінові фіди – користувачі мають можливість запитувати кілька надійних API, розраховувати середні ціни та виконувати складні офчейн-операції. За допомогою оракулів ZK користувачі можуть запитувати ціни без стягнення комісій, доки не буде досягнуто бажаного результату. Ончейн-виконання здійснюється тільки після отримання бажаних результатів, в результаті чого виходить більш спрощений і економічно вигідний архітектурний проект. Ця унікальна двоетапна модель виконання, унікальна для оракулів ZK на Mina, забезпечує потужний спосіб безпечної та ефективної взаємодії з офчейн-даними.

Фонд Ніл

У серпні 2023 року Lido Finance, піонер у сфері ліквідного стейкінгу, оголосив про велику ініціативу. Компанія повідомила, що використає грант Lido для фінансування Nil Foundation, компанії з досліджень і розробок Ethereum, для розробки оракула ZK. Чітка мета цього стратегічного партнерства полягає в тому, щоб встановити мінімальну перевірку надійності бухгалтерської звітності Lido Finance, що в кінцевому підсумку підвищить ліквідність Lido Finance. Примітно, що докази обчислень оракула ZK будуть підписані безпосередньо з віртуальної машини Ethereum (EVM) за допомогою Proof Market, нещодавно представленого інтерфейсу шлюзу, який забезпечує доказово компоновану компонування для всіх додатків EVM, що знаменує значний крок вперед у цій галузі.

Перспективи майбутнього оракулів ZK

У міру того, як оракули ZK з’являються в просторі оракулів, все ще існують деякі проблеми, які необхідно вирішити. Складність, пов’язана з тристороннім протоколом рукостискання між джерелами, вузлами та користувачами, вимагає подальших досліджень і розробок для оптимізації системи. Деякі команди, такі як Mina, активно працюють над вирішенням цих проблем, але це займе час.

Завдяки унікальним перевагам і широкому спектру сценаріїв застосування, оракули ZK знаходяться в авангарді революції в блокчейн-системах. Вони мають потенціал для підтримки децентралізованих додатків, що не потребують довіри, покладаючись на точні та перевірені офчейн-дані, що знаменує собою великий стрибок вперед у просторі технологій блокчейн. Розробка оракулів ZK – це не лише інновації, а й переосмислення того, як ми розпізнаємо та взаємодіємо з блокчейн-системами.