ZK Bridges: كيف يقوم برهان المعرفة الصفرية بتمكين العالم عبر السلاسل؟

المؤلف: ScalingX

يعد ضمان أمن الجسور عبر السلاسل تحديًا مهمًا ، حيث يجب حماية الأصول المخزنة في العقود الذكية أو الأمناء المركزيين. ومع ذلك ، إذا تم إدخال تقنية zk-SNARKs في تصميم الجسر عبر السلسلة ، فيمكنها حل المشكلات المتعلقة باللامركزية والأمن بشكل فعال.

في مجال التطور السريع لتكنولوجيا blockchain ، تم اقتراح العديد من البروتوكولات وتنفيذها ، ولكن كل بروتوكول يعتمد طريقة إجماع مختلفة - من إثبات العمل الحسابي (إثبات العمل) إلى إثبات الحوافز القائم على الحوافز ، إلخ. منذ الأيام الأولى لـ blockchain ، تم توزيع السيولة والأصول تدريجيًا بين سلاسل مختلفة بسبب الاختلافات في البروتوكولات في جوانب مختلفة مثل الإجماع والأمن ولغة البرمجة. أصبح الجسر عبر السلاسل حلاً لهذه المشكلة ، والذي يمكنه تقليل التجزئة ودمج السيولة بين سلاسل الكتل المختلفة. أحد بروتوكولات الجسر عبر السلسلة هو Wormhole ، الذي يسهل تداول العملات المشفرة والرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) بين سلاسل سلاسل عقود ذكية مختلفة مثل Solana و Ethereum.

** المخاطر الحالية للجسور عبر السلاسل **

يمكن أن تكون الجسور عبر السلاسل صعبة للغاية. يعد ضمان أمن الجسور عبر السلاسل تحديًا مهمًا ، حيث يجب حماية الأصول المخزنة في العقود الذكية أو الأمناء المركزيين. منذ أن يتم تخزين أموال الجسر مركزيًا ، فقد كانت تاريخيًا هدفًا للمتسللين. كما يفتح تصميم الجسور المتطور باستمرار فرصًا للمهاجمين للعثور على نقاط ضعف واستغلال جديدة. في عام 2022 ، تم اختراق Wormhole بعد تحميل إصلاح أمني على Github ، مما تسبب في خسارة 325 مليون دولار ، وقام المتسلل بسحب الأموال بعد النجاح. تشير تقارير Chainalysis إلى أن هجمات الجسر عبر السلاسل ستشكل 69٪ من إجمالي الأموال المسروقة في عام 2022.

! [ZK Bridges: كيف يمكن لإثبات المعرفة الصفرية أن يعزز العالم المتقاطع؟ ] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-5097a2dc94-dd1a6f-1c6801)

تحليل تسلسل ائتمان الصورة

! [ZK Bridges: كيف يمكن لإثبات المعرفة الصفرية أن يعزز العالم المتقاطع؟ ] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-b4d5a91e05-dd1a6f-1c6801)

رصيد الصورة DEFIYIELD

التحدي الآخر هو الأداء الضعيف والاعتماد على الكيانات المركزية. تواجه الجسور الحالية عبر السلاسل مشاكل قابلية التوسع. من أجل تحديث وضبط حالة السلسلتين ، يتطلب الجسر المتقاطع الكثير من طاقة الحوسبة وسعة التخزين ، مما ينتج عنه عبء كبير. للتخفيف من هذا العبء ، تحولت بعض الجسور عبر السلاسل إلى نهج على غرار اللجنة ، حيث لا يوافق سوى مجموعة محدودة من المدققين (أو حتى أصحاب العقود المتعددة) على عمليات النقل الحكومية. ومع ذلك ، فإن هذا النهج يعرضهم لنقاط الضعف والهجمات المحتملة.

هذه المشكلات هي التي دفعت المطورين للبحث عن حلول بديلة ، خاصة تلك التي تستخدم تشفير المعرفة الصفرية. من بين هذه الطرق ، يلغي استخدام تقنية zk-SNARKs الحاجة إلى نماذج اللجان مع ضمان قابلية توسيع الشبكة.

** جسر عبر السلاسل يعتمد على تقنية zk-SNARKs **

حاليًا ، تعمل العديد من المشاريع على تطوير حلول الجسور القائمة على تقنية ZK عبر الأنظمة البيئية المختلفة ومراحل التطوير ، مثل:

• مختبرات مختصرة
• zkIBC من مختبرات الكترون
• zkBridge بواسطة شبكة Polyhedra

تستفيد هذه المبادرات من تقنية zk-SNARKS لإحداث ثورة في تصميم الجسور عبر السلاسل. ومع ذلك ، من أجل تنفيذ كل هذه الأساليب بنجاح ، فإن أحد المتطلبات الأساسية هو بروتوكول العميل الخفيف - وهو جزء من البرنامج الذي يتصل بالعقد الكاملة ويسهل التفاعل مع blockchain. يضمن هذا البروتوكول أن العقد يمكن أن تزامن بكفاءة رؤوس الكتلة لحالة blockchain المؤكدة.

ينشأ تحديان رئيسيان عند تطبيق تقنية zk-SNARKs على الجسور المتقاطعة. أولاً ، مقارنة بالجسور المتقاطعة ، تتطلب الجسور المتقاطعة حجم دائرة أكبر. ثانيًا ، يجب معالجة مشكلة تقليل التخزين على السلسلة والتكاليف العامة للحوسبة.

** مختبرات مختصرة **

تعمل Succinct Labs على تطوير عميل خفيف لإجماع PoS (إثبات الحصة) في Ethereum 2.0 ، وبناء جسر عبر سلسلة مصغر بين Gnosis و Ethereum. يستخدم هذا الجسر المتقاطع كفاءة zk-SNARKS للتحقق من إثبات صحة الإجماع بطريقة موجزة على السلسلة.

يتضمن الإعداد لجنة متزامنة مكونة من 512 مدققًا يتم اختيارهم عشوائيًا كل 27 ساعة. هؤلاء المدققون مسؤولون عن توقيع كل رأس كتلة خلال الفترة الزمنية المخصصة لهم. تعتبر حالة Ethereum صالحة إذا قام أكثر من ⅔ من المدققين بتوقيع كل رأس كتلة. تتضمن عملية التحقق بشكل أساسي التحقق مما يلي:

1. دليل ميركل لرأس الكتلة
2. البراهين ميركل من المدققين في لجنة التزامن
3. توقيعات BLS لضمان التناوب الصحيح للجنة المزامنة

تتكبد هذه العملية تكاليف حسابية كبيرة لأن المفهوم الأساسي هو أن العملاء الخفيفين يستخدمون zk-SNARKs (Groth16) لإنشاء دليل ثابت الحجم (إثبات الصلاحية) يمكن التحقق منه بكفاءة في سلسلة Gnosis. يتم إنشاء البراهين عن طريق الحساب خارج السلسلة ، والذي يتضمن بناء دوائر للتحقق من المدققين وتوقيعاتهم ، ثم إنشاء أدلة zk-SNARK. ثم يتم إرسال البراهين ورؤوس الكتل إلى العقود الذكية على Gnosis Chain للتحقق منها.

يساعد اعتماد zk-SNARKs على تقليل عبء التخزين وتعقيد الدوائر ، وبالتالي تقليل افتراضات الثقة. ومع ذلك ، تم تحسين هذا النهج خصيصًا لبروتوكول توافق Ethereum 2.0 و EVM وقد يتطلب مزيدًا من التكيف مع شبكات blockchain الأخرى.

في شهر يوليو الماضي فقط ، أصدرت Succinct Labs إعلانًا هامًا ، مؤكدة أن عميلها الخفيف Ethereum ZK قد تم دمجه رسميًا في mainnet لتعزيز أمان Gnosis Omnibridge. سيعمل الدمج على تكليف Succinct Labs بتأمين Gnosis Omnibridge ، والذي تبلغ قيمته الإجمالية المقفلة (TVL) أكثر من 40 مليون دولار ، وقد سهّل أكثر من 1.5 مليار دولار من تدفقات أصول العملات المستقرة حتى الآن.

** zkIBC by Electron Labs **

تقوم Electron Labs ببناء جسر عبر سلسلة نشأ من النظام البيئي Cosmos SDK ، وهو إطار عمل للكتل الخاصة بالتطبيقات. سيستخدم الجسر عبر السلاسل الخاصة به تقنية IBC (الاتصال بين السلاسل) لتمكين الاتصال السلس بين جميع سلاسل الكتل المستقلة المحددة في إطار العمل.

ومع ذلك ، فإن تنفيذ العملاء الخفيفين لـ Cosmos SDK في Ethereum محفوف بالصعوبات. يعمل عميل Tendermint light المستخدم بواسطة Cosmos SDK على منحنى Edwards الملتوي (Ed25519) ، والذي لا يتم دعمه أصلاً بواسطة Ethereum blockchain. لذلك ، يعد التحقق من توقيعات Ed25519 على منحنى BN254 الخاص بـ Ethereum أمرًا مكلفًا وغير فعال. للتغلب على هذه العقبة ، تعمل Electron Labs على تطوير حل يعتمد على تقنية zk-SNARKs. سيقوم هذا النظام بإنشاء دليل خارج السلسلة على صحة التوقيع والتحقق فقط من الدليل الموجود على سلسلة Ethereum ، مما يحل هذه المشكلة بشكل فعال.

من خلال اتباع هذا النهج ، يمكن التحقق من توقيعات Ed25519 في Cosmos SDK بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة على سلسلة Ethereum blockchain مع تجنب تقديم أي افتراضات ثقة إضافية. ومع ذلك ، فإن إحدى المشكلات المحتملة التي قد تواجهها مع هذا النهج هي زمن الوصول. يبلغ معدل توليد الكتلة في Cosmos SDK 7 ثوانٍ ، ولمواكبة هذا المعدل ، يجب تقليل وقت الإثبات بشكل كبير. تعتزم شركة Electron Labs حل هذه المشكلة باستخدام أجهزة كمبيوتر متعددة لإنشاء البراهين في وقت واحد ثم دمجها في برهان zk-SNARK واحد.

zkBridge بواسطة شبكة Polyhedra

بالمقارنة مع اثنين من الإنشاءات الأخرى الرائدة في مجال بناء الجسور عبر السلسلة القائمة على المعرفة الصفرية والقائمة على المعرفة الصفرية ، تبرز zkBridge بإطارها المرن والمتنوع ، مما يسهل تطوير تطبيقات متعددة على نظامها الأساسي. إنه يستخدم zk-SNARKs بشكل فعال لإنشاء عملية اتصال فعالة ، مما يمكّن المُثبِت من إقناع سلسلة الاستلام بأن انتقال حالة معينة قد حدث في سلسلة الإرسال. يتكون إطار عمل zkBridge من ** اثنين ** مكونين رئيسيين:

1. ** شبكة ترحيل رؤوس الكتل **: يحصل هذا المكون على رأس الكتلة من سلسلة الإرسال ، ويولد إثباتًا للتحقق من رأس الكتلة ، ثم ينقل كل من رأس الكتلة والإثبات إلى عقد التحديث على سلسلة الاستقبال.
2. ** عقد التحديث **: يحافظ هذا الجزء على حالة العميل الخفيفة ويتضمن تلقائيًا رأس كتلة سلسلة الإرسال بعد التحقق من إثبات الارتباط. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتفظ أيضًا بتحديث حالة السلسلة الرئيسية الحالية لسلسلة الإرسال.

! [ZK Bridges: كيف يمكن لإثبات المعرفة الصفرية أن يعزز العالم المتقاطع؟ ] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-ada27a46b7-dd1a6f-1c6801)

مصدر الصورة شبكة المجسمات المتعددة السطوح

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين zkBridge والنُهج الأخرى الرائدة في الصناعة في أن zkBridge لا يتطلب سوى وجود عقدة صادقة في شبكة الترحيل وتفترض موثوقية zk-SNARKs.

يكمن التقدم الرئيسي في هذا البناء في الاستخدام الموازي لـ zk-SNARKs: برج العذراء (deVirgo) ، الذي يقدم نظامًا جديدًا للإثبات الموزع لتسريع عملية إنشاء الدليل ويستخدم البراهين المتكررة لتقليل التحقق من الإثبات على السلسلة. تكلفة. يعتمد deVirgo على بروتوكول GKR ومخطط الالتزام متعدد الحدود لإنشاء أدلة للدوائر التي تتحقق من التواقيع المتعددة. بعد ذلك ، يتم ضغط إثباتات deVirgo بواسطة مُثبِّت Groth16 والتحقق منها بواسطة عقد تحديث على blockchain الهدف. يتيح الجمع بين أنظمة الإثبات هذه لـ zkBridge تمكين الاتصال الفعال عبر السلاسل دون الاعتماد على افتراضات الثقة الخارجية.

تم إصدار إصدار mainnet Alpha من zkBridge في أبريل 2023 وهو الآن يسهل التشغيل البيني عبر السلاسل بين العديد من شبكات blockchain L1 و L2 ، مثل BNB Chain و Ethereum و Arbitrum. في حدث ETHCC Paris zkDAY في عام 2023 ، أبرز كبير مسؤولي التقنية بشبكة Polyhedra Network ، Tiancheng Xie ، أنه منذ إطلاق الشبكة الرئيسية ، اجتذب البروتوكول أكثر من 50000 مستخدم نشط يوميًا و 800000 مستخدم نشط شهريًا.

بفضل بنيتها المعيارية ، تفتح zkBridge إمكانيات هائلة للمطورين والمستخدمين. تتضمن هذه الاحتمالات تجسير ومبادلة الرمز المميز ، وتمرير الرسائل ، والمنطق الحسابي الذي يتكيف مع تغيرات الحالة بين شبكات blockchain المختلفة.

لخص

يمكن أن يؤدي دمج تقنية zk-SNARKs في تصميم الجسر عبر السلاسل إلى حل المشكلات المتعلقة باللامركزية والأمن بشكل فعال. ومع ذلك ، فإن هذا أيضًا يخلق اختناقًا حسابيًا بسبب نطاق الدائرة الكبير المتضمن. مع استمرار زيادة التركيز على قابلية التشغيل البيني ، يُعتقد أن المزيد من المطورين سيعملون بجد لتطوير تقنية جسر عبر السلاسل آمنة وقابلة للتطوير. من المتوقع أن يكون لهذه التطورات تأثير إيجابي على التقدم الشامل وتطبيق تكنولوجيا ZK. على هذا النحو ، يمكننا أن نتوقع تطورات كبيرة في البحث والتنفيذ المبتكر واعتماد أوسع للتطبيقات عبر السلاسل في المستقبل القريب.