ZK oracles: Mở khóa một chuẩn mực mới cho bảo mật blockchain

Công nghệ Blockchain đã cách mạng hóa mọi tầng lớp xã hội, cho phép các giao dịch an toàn và minh bạch mà không cần trung gian. Mặc dù có ý nghĩa biến đổi của nó, việc tích hợp dữ liệu trong thế giới thực vào các hệ thống blockchain vẫn là một thách thức lâu dài. Oracle đóng vai trò trung gian quan trọng trong quá trình này, kết nối liền mạch blockchain với các nguồn dữ liệu bên ngoài. Tuy nhiên, các nhà tiên tri truyền thống thường dựa vào các bên thứ ba đáng tin cậy, làm dấy lên lo ngại về độ tin cậy và bảo mật.

Kết quả là, một giải pháp mới và đầy hứa hẹn đã xuất hiện, nhà tiên tri ZK. Nó tận dụng sức mạnh của bằng chứng không có kiến thức (ZKP) để đáp ứng những thách thức này. Cách tiếp cận sáng tạo này khéo léo kết hợp các thế mạnh của ZKP và các nhà tiên tri để đảm bảo mức độ riêng tư dữ liệu cao hơn trong không gian blockchain.

Oracle là gì?

Oracle hoạt động như một nhà cung cấp thông tin về việc tin tưởng các nguồn bên ngoài, cung cấp cho chuỗi thông tin từ nhiều cơ sở dữ liệu, bao gồm giá token, hoạt động giao dịch, số dư ví, v.v. Oracle cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng (API) cho phép tính toán được thực hiện dựa trên các sự kiện và dữ liệu trong thế giới thực. Nói một cách đơn giản, các oracle thu thập, truy vấn, xác minh và xác thực dữ liệu từ nhiều nguồn và chuyển nó đến các hợp đồng thông minh.

Tuy nhiên, các mạng oracle truyền thống, chẳng hạn như Chainlink hoặc The Graph, thường dựa vào các cơ chế đặt cọc yêu cầu các nút đặt cọc tài sản để tham gia. Có những hạn chế cố hữu đối với cách tiếp cận này, đặc biệt là về sự tin tưởng và dễ bị thao túng.

Đây là lúc các nhà tiên tri ZK phát huy tác dụng, và bằng cách đổi mới ZKP, nó hứa hẹn sẽ cách mạng hóa hiệu quả và độ tin cậy của các nhà tiên tri.

Vậy lời tiên tri ZK là gì?

ZK oracles, viết tắt của zero-knowledge oracles, khéo léo tích hợp ZKP với các hợp đồng thông minh để xây dựng một giải pháp on-chain / off-chain linh hoạt. Cách tiếp cận sáng tạo này cải thiện hiệu quả và bảo mật của các oracle trong hệ sinh thái blockchain, cho phép tính toán và lưu trữ ngoài chuỗi hiệu quả về chi phí.

Để đáp ứng những thách thức của các nhà tiên tri truyền thống, các nhà tiên tri ZK cung cấp một số giải pháp:

1. Thiết lập mạng lưới tự trị.

2. Cải thiện tính bảo mật của lớp cơ sở.

3. Áp dụng mô hình tin cậy 1-of-N để đảm bảo rằng miễn là ít nhất một nút hoạt động như mong đợi, chức năng hệ thống có thể được đảm bảo.

4. Tăng cường phân cấp.

5. Phân bổ hiệu quả sức mạnh tính toán được thiết kế để giảm thiểu lãng phí.

Ưu điểm đáng kể của các nhà tiên tri ZK là chúng bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu trong khi vẫn đảm bảo tính toàn vẹn và tính xác thực của thông tin được truyền. Không giống như các nhà tiên tri truyền thống, phát dữ liệu lên blockchain một cách công khai, các nhà tiên tri ZK mang lại cho họ một lợi thế độc đáo bằng cách cung cấp bằng chứng về dữ liệu mà không để lộ dữ liệu. Điều này làm cho nó đặc biệt tốt trong các trường hợp sử dụng cần có sự cân bằng cẩn thận giữa tính minh bạch và quyền riêng tư.

Kiến trúc ZK Oracle

Ảnh: Gu và Nawab

Theo Gu và Nawab, kiến trúc của một nhà tiên tri ZK bao gồm các thành phần độc đáo sau:

1. Nguồn dữ liệu: Các thực thể này thu thập hoặc tạo dữ liệu thô từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như thiết bị IoT, đóng vai trò là điểm khởi đầu cho quá trình tính toán.

2. Off-chain Provers: Các thực thể này nhận dữ liệu thô từ nguồn dữ liệu và thực hiện các phép tính. Bằng cách sử dụng các tính toán zk-SNARKs (zero-knowledge concise non-interactive knowledge proofs), họ tạo ra bằng chứng được sử dụng để chứng minh tính toán của họ.

3. Người tiêu dùng: Tương tác với blockchain thông qua hợp đồng thông minh, người tiêu dùng gửi yêu cầu đọc và ghi. Họ dựa vào dữ liệu và bằng chứng được cung cấp bởi những người chứng minh ngoài chuỗi để đưa ra quyết định sáng suốt.

4. Hợp đồng thông minh: Chịu trách nhiệm xác minh và duy trì các tiêu hóa liên quan đến kết quả tính toán và dữ liệu bằng chứng ZK, hợp đồng thông minh đảm bảo tính toàn vẹn của các bằng chứng ZK. Họ cũng thực thi chính sách phạt nếu tìm thấy chứng thực không hợp lệ.

Tăng tốc tạo bằng chứng ZK với các thuật toán hàng loạt nâng cao

Gu và Nawab đã đề xuất một thuật toán hàng loạt được thiết kế để đẩy nhanh việc tạo ra các bằng chứng ZK, sử dụng cả kỹ thuật xử lý hàng loạt ngang và dọc. Phân lô ngang kết hợp nhiều bằng chứng thành một bằng chứng duy nhất, trong khi phân lô dọc kết hợp các tính toán tương tự thành một bằng chứng thống nhất duy nhất. Những chiến lược này cải thiện đáng kể hiệu quả của việc tạo bằng chứng zk, với những cải tiến hiệu suất lên đến 550 lần so với các phương pháp tiêu chuẩn.

Lĩnh vực ứng dụng thực tế

Các nhà tiên tri ZK đã chứng minh tính linh hoạt của chúng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

1. Nguồn cấp dữ liệu giá: Trong các ứng dụng DeFi, các nhà tiên tri ZK đơn giản hóa hoạt động của nguồn cấp dữ liệu giá, loại bỏ nhu cầu cập nhật liên tục và lưu trữ đắt tiền trên blockchain.

2. Nguồn dữ liệu an toàn: Các nhà tiên tri ZK cung cấp một cách an toàn để lấy nguồn dữ liệu từ những người không phải là đối tác. Ví dụ: người dùng có thể tạo bằng chứng không có kiến thức về số dư ngân hàng của họ mà không tiết lộ chi tiết nhạy cảm. Điều này được sử dụng làm tài sản thế chấp để có được các khoản vay trong lĩnh vực tài chính phi tập trung, tăng cường niềm tin vào các giao dịch tài chính.

3. Hệ thống bỏ phiếu bí mật: Các nhà tiên tri ZK có thể được áp dụng cho các hệ thống bỏ phiếu bí mật để đạt được kết quả có thể kiểm chứng mà không để lộ phiếu bầu cá nhân.

4. Xác thực: Trong các tình huống xác thực, các nhà tiên tri ZK cung cấp hỗ trợ có giá trị cho việc xác thực. Họ xác minh danh tính người dùng mà không tiết lộ các chi tiết phức tạp trong hồ sơ của họ, đảm bảo cách tiếp cận tập trung vào bảo mật và quyền riêng tư.

5. Hệ thống chuỗi cung ứng: Các nhà tiên tri ZK tạo điều kiện xác minh tính xác thực của sản phẩm mà không tiết lộ thông tin độc quyền. Ứng dụng này đảm bảo sự tin tưởng và minh bạch trong quá trình chuỗi cung ứng.

Tổng quan về dự án Building ZK Oracle

Siêu Oracle

Hyper Oracle tập trung vào việc xây dựng mạng oracle ZK của riêng mình cho blockchain Ethereum. Hệ thống trích xuất dữ liệu hiệu quả từ mỗi khối Ethereum, sử dụng zkPoS để truy xuất và tận dụng zkGraphs có thể lập trình được hỗ trợ bởi zkWASM để xử lý dữ liệu. Cách tiếp cận được thực hiện đảm bảo tính toán ngoài chuỗi an toàn và giảm thiểu sự tin cậy thông qua công nghệ ZK. Cách tiếp cận sáng tạo này không chỉ tạo ra khả năng mở rộng quy mô các hợp đồng thông minh Ethereum mà còn mang lại cho nó khả năng xử lý các tác vụ phức tạp như tự động hóa và học máy.

** **

Hình ảnh lịch sự của Hyper Oracle

Vào tháng 1/2023, Hyper Oracle đã hoàn thành thành công vòng gọi vốn với tổng trị giá 3 triệu USD, do quỹ ươm tạo Dao5 của Sequoia Trung Quốc và các tổ chức nổi tiếng khác và các nhà đầu tư thiên thần đồng dẫn đầu. Khoản tài trợ sẽ tập trung vào nghiên cứu và phát triển thêm các nhà tiên tri ZK cũng như cơ sở hạ tầng blockchain.

Giao thức Mina

(0) 1Labs, với tư cách là đối tác của hệ sinh thái Mina Protocol, đang tích cực xây dựng một nhà tiên tri ZK. Nhà tiên tri ZK của Mina độc đáo ở chỗ nó có mô hình thực thi hai bước độc đáo, được điều phối bởi zkApps. Bước đầu tiên liên quan đến xác minh ngoài chuỗi, xác nhận sự tồn tại của thông tin cụ thể và tính toán hoàn thành. Xác minh ngoài chuỗi này cho phép thực hiện các tính toán cục bộ trên các máy riêng lẻ.

Lấy nguồn cấp dữ liệu giá làm ví dụ – người dùng có thể linh hoạt truy vấn nhiều API đáng tin cậy, tính giá trung bình và thực hiện các hoạt động ngoài chuỗi phức tạp. Với ZK oracles, người dùng có thể truy vấn giá mà không phải chịu phí cho đến khi đạt được kết quả mong muốn. Thực hiện trên chuỗi chỉ được thực hiện sau khi thu được kết quả mong muốn, dẫn đến thiết kế kiến trúc đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn. Mô hình thực thi hai bước độc đáo này, duy nhất cho các nhà tiên tri ZK trên Mina, cung cấp một cách mạnh mẽ để tương tác an toàn và hiệu quả với dữ liệu ngoài chuỗi.

Quỹ Nil

Vào tháng 8/2023, Lido Finance, công ty tiên phong trong lĩnh vực đặt cọc thanh khoản, đã công bố một sáng kiến lớn. Công ty tiết lộ rằng họ sẽ sử dụng Lido Grant để tài trợ cho Nil Foundation, một công ty nghiên cứu và phát triển Ethereum, để phát triển nhà tiên tri ZK. Mục tiêu rõ ràng của quan hệ đối tác chiến lược này là thiết lập kiểm tra tính lành mạnh được giảm thiểu sự tin tưởng cho báo cáo kế toán của Lido Finance, cuối cùng là tăng cường tính thanh khoản của Lido Finance. Đáng chú ý, bằng chứng về tính toán oracle ZK sẽ được ký trực tiếp từ Máy ảo Ethereum (EVM) bằng cách sử dụng Proof Market, một giao diện cổng được giới thiệu gần đây đảm bảo khả năng kết hợp có thể chứng minh được cho tất cả các ứng dụng EVM, đánh dấu một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực này.

Triển vọng tương lai của các nhà tiên tri ZK

Khi các nhà tiên tri ZK xuất hiện trong không gian oracle, vẫn còn một số thách thức cần được giải quyết. Sự phức tạp liên quan đến giao thức bắt tay ba chiều giữa các nguồn, nút và người dùng đòi hỏi phải nghiên cứu và phát triển thêm để tối ưu hóa hệ thống. Một số nhóm, chẳng hạn như Mina, đang tích cực làm việc để giải quyết những thách thức này, nhưng sẽ mất thời gian.

Với những lợi thế độc đáo và một loạt các kịch bản ứng dụng, các nhà tiên tri ZK đang đi đầu trong việc cách mạng hóa các hệ thống blockchain. Chúng có tiềm năng hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung và không đáng tin cậy, dựa vào dữ liệu ngoài chuỗi chính xác và có thể kiểm chứng, đánh dấu một bước nhảy vọt lớn trong không gian công nghệ blockchain. Sự phát triển của các nhà tiên tri ZK không chỉ là về sự đổi mới, mà còn về việc xác định lại cách chúng ta nhận ra và tương tác với các hệ thống blockchain.