ZK預言機：解鎖區塊鏈安全性新標杆

區塊鏈技術徹底改革了各行各業，實現了無需仲介的安全透明交易。 儘管其變革性影響深遠，將現實世界的數據融入區塊鏈系統仍是一項持久性挑戰。 預言機在這個過程中扮演著關鍵的仲介角色，將區塊鏈與外部數據源無縫連接。 然而，傳統預言機常依賴可信賴的第三方，引發對可靠性和安全性的擔憂。

因此，應運而生了一種嶄新而充滿前景的解決方案，即 ZK預言機。 它充分利用零知識證明（ZKP）的強大能力來迎接這些挑戰。 這種創新方法巧妙地融合了 ZKP 和預言機的優勢，在區塊鏈領域確保了更高水準的數據隱私。

什麼是預言機？

預言機充當著信任有關的外部來源資訊提供者，向鏈提供來自多個資料庫的資訊，包括代幣價格、交易活動、錢包餘額等。 預言機提供了應用程式程式設計介面（API），允許根據真實世界的事件和數據執行計算。 簡而言之，預言機從多個來源收集、查詢、驗證和驗證數據，並將其傳遞給智能合約。

然而，傳統的預言機網路，如 Chainlink 或 The Graph，通常依賴於抵押機制，要求節點抵押資產以參與。 這種方法存在內在限制，尤其是在信任和易受操縱方面。

這就是ZK預言機發揮作用的地方，通過創新地融合 ZKP，有望徹底改變預言機的效率和可信度。

那什麼是 ZK預言機？

ZK預言機，即零知識預言機的簡稱，巧妙地將 ZKP 與智慧合約融為一體，構建了一種靈活的鏈上/鏈下解決方案。 這一創新方法提升了預言機在區塊鏈生態系統中的效率和安全性，實現了成本效益的鏈下計算和存儲。

應對傳統預言機的挑戰，ZK預言機提供了幾個解決方案：

1. 建立自主網路。

2. 提升基礎層安全性。

3. 採用 1-of-N 信任模型，確保只要至少一個節點表現如預期，系統功能就能得以保障。

4. 增強去中心化。

5. 高效分配計算能力，旨在最小化浪費。

ZK預言機的顯著優勢在於在確保傳輸資訊完整性和真實性的同時，保護數據隱私。 與傳統預言機將數據公開廣播到區塊鏈不同，ZK預言機通過提供數據的證據而不暴露數據本身，為其帶來了獨特的優勢。 這使得它在需要在透明度和隱私之間保持謹慎平衡的應用場景中表現得尤為出色。

ZK預言機的架構

圖片來源於 Gu 和 Nawab

根據 Gu 和 Nawab 的描述，ZK預言機的架構包括以下獨特元件：

1. 數據源：這些實體從各種來源（如物聯網設備）收集或生成原始數據，充當計算過程的起始點。

2. 鏈下證明者：這些實體從數據源接收原始數據並進行計算。 通過使用zk-SNARK（零知識簡潔非互動式知識證明）計算，它們生成用於證明其計算的證據。

3. **消費者：**通過智能合約與區塊鏈互動，消費者提交讀取和寫入請求。 他們依賴鏈下證明者提供的數據和證據來做出明智的決策。

4. **智能合約：**負責驗證和維護與計算結果和ZK證明數據相關聯的摘要，智慧合約確保zk證明的完整性。 如果發現無效的證明，它們還執行懲罰策略。

利用先進的批處理演算法加速 ZK 證明生成

Gu 和 Nawab 提出了一種旨在加速ZK證明生成的批處理演算法，該演算法同時運用水準和垂直批處理技術。 水準批處理將多個證明合併為一個單一的證明，而垂直批處理將相似的計算整合成一個統一的證明。 這些策略顯著提高了zk證明生成的效率，相較於標準方法，性能提升高達550倍。

實際應用領域

ZK預言機展現了其在各領域的多功能性，具體應用如下：

1. **價格資訊源：**在DeFi應用中，ZK預言機簡化了價格資訊源的操作，消除了對區塊鏈上持續更新和昂貴存儲的需求。

2. 安全數據源：ZK預言機提供了一個安全途徑，可以從不合作方獲取數據源。 例如，使用者可以生成其銀行餘額的零知識證明，而無需透露敏感細節。 這用作去中心化金融部門中獲取貸款的抵押，增強了金融交易的信任。

3. 保密投票系統：ZK預言機可應用於保密投票系統，實現可驗證的結果而不暴露個體投票。

4. **身份驗證：**在身份驗證場景中，ZK預言機為身份驗證提供了有價值的支援。 它們驗證使用者身份，而不洩露其記錄中的複雜細節，確保了一種安全和隱私為中心的方法。

5. **供應鏈系統：**ZK預言機促進了對產品真實性的驗證，而不洩露專有資訊。 這種應用確保了供應鏈流程中的信任和透明度。

構建ZK預言機專案概述

Hyper Oracle

Hyper Oracle 專注於為乙太坊區塊鏈打造專屬的ZK預言機網路。 該系統高效地從每個乙太坊區塊中提取數據，運用 zkPoS 進行檢索，並利用 zkWASM 支援的可程式設計 zkGraphs 進行數據處理。 所採用的方法通過 ZK 技術確保了安全而最小化信任的鏈下計算。 這一創新方法不僅為擴展乙太坊智慧合約創造了可能性，同時賦予其處理自動化和機器學習等複雜任務的能力。

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圖片來源於 Hyper Oracle

在2023年1月，Hyper Oracle成功完成一輪融資，共計300萬美元，由紅杉中國的孵化基金Dao5及其他知名機構和天使投資人聯合領投。 這筆資金將專注於進一步研究和開發ZK預言機以及區塊鏈基礎設施。

Mina Protocol

（0）1Labs，作為 Mina Protocol 生態系統的合作夥伴，正在積極構建一個ZK預言機。 Mina 的ZK預言機獨特之處在於其獨特的兩步執行模型，由 zkApps 協調。 初始步驟涉及鏈下驗證，確認特定資訊和已完成計算的存在。 這種鏈下驗證使得在個體機器上進行當地語系化計算成為可能。

以價格資訊源為例——用戶可以靈活查詢多個可信 API，計算平均價格，並進行複雜的鏈下操作。 通過ZK預言機，用戶可以在不產生費用的情況下查詢價格，直到達到期望的結果。 只有在獲得期望的結果后，才會進行鏈上執行，從而實現更簡化和成本效益的架構設計。 這種獨特的兩步執行模型，是ZK預言機在Mina上獨有的，提供了一種安全與鏈下數據進行高效交互的強大方法。

Nil Foundation

於2023年8月，流動性質押領域的先驅 Lido Finance 宣佈了一項重要計劃。 該公司透露，將利用Lido Grant 資助 Nil Foundation，這是一家乙太坊研究和開發公司，進行ZK預言機的開發。 這一戰略性合作的明確目標是為 Lido Finance 的會計報告建立信任最小化的健全性檢查，最終加強Lido Finance 的流動性。 值得注意的是，ZK預言機計算的證明將直接從乙太坊虛擬機（EVM）使用 Proof Market 進行簽名，Proof Market 是一個最近推出的閘道介面，確保所有 EVM 應用程式具備可證明的計算可組合性，標誌著該領域的顯著進步。

ZK預言機的未來展望

隨著ZK預言機在預言機領域嶄露頭角，仍然存在一些需要解決的挑戰。 三方握手協定中涉及的源、節點和使用者之間的複雜性需要進一步的研究和發展來優化系統。 一些團隊，如 Mina，正在積極努力解決這些挑戰，但這需要時間。

憑藉獨特的優勢和廣泛的應用場景，ZK預言機正處於徹底改變區塊鏈系統的前沿。 它們有潛力支援無需信任和去中心化的應用，依賴準確可驗證的鏈下數據，標誌著區塊鏈技術領域的重大飛躍。 ZK預言機的發展之路不僅代表著創新，更是我們重新定義對區塊鏈系統的認知和互動方式。