Aplicação de zk-SNARKs em jogos de cadeia completa: o caso do PopCraft

PopCraft é um jogo de eliminação totalmente em cadeia, onde os jogadores devem remover todos os elementos do tabuleiro dentro de 4 minutos para ganhar recompensas em tokens. No entanto, como o jogo é completamente executado na cadeia, cada operação do jogador requer interação com a blockchain, o que resulta em um problema de latência significativo. O tempo de bloco da rede de segunda camada do Ethereum é geralmente de 2 segundos, o que significa que os jogadores devem esperar pelo menos 2 segundos para concluir cada operação, afetando muito a experiência do jogo.

Para resolver este problema, consideramos utilizar zk-SNARKs ( ZKP ) para reduzir a frequência de interação com a blockchain durante o processo do jogo. Idealmente, o processo do jogo não precisa ser registrado na blockchain, mas ainda assim garante que não haja risco de trapaça. A ideia específica é: cada operação do jogador gera um ZKP, e o ZKP do próximo passo é gerado com base no anterior, formando um ZKP auto-contido semelhante à estrutura da blockchain. No final do jogo, só é necessário enviar o ZKP da última operação para a blockchain, onde um contrato inteligente valida o resultado.

No entanto, esta solução enfrenta muitos desafios durante a sua implementação:

1. Prevenção de trapaças no processo e resultado do jogo: apenas gerar ZKP para o resultado não é suficiente para prevenir fraudes, é necessário verificar todo o processo do jogo.

2. Desafios técnicos na geração gradual de ZKP: cada passo de ZKP depende do passo anterior, como verificar sua coerência e correção na blockchain é uma questão complexa.

3. Tratamento de dados de jogos públicos: Os dados de jogos do PopCraft já são públicos, usar ZKP para ocultar informações parece redundante. Mas se não usarmos ZKP, como podemos armazenar e validar os dados do jogo de forma segura na parte do contrato inteligente?

4. Processamento do consumo de itens do jogo (Token): Quando os jogadores usam itens para eliminar elementos isolados, envolve a transferência de Token. Como lidar com esse processo dentro do sistema ZKP, garantindo ao mesmo tempo a temporalidade e a precisão, é um desafio.

5. A característica de ocultação de dados do ZKP: para cenários como o PopCraft, onde não é necessário ocultar os dados do jogo, usar ZKP aumenta a dificuldade de obter dados e a complexidade de implementação.

Após uma análise aprofundada, chegamos à seguinte conclusão:

Para jogos como o PopCraft, a chave é encontrar uma maneira de garantir que cada passo do início ao fim do jogo seja livre de fraudes, enquanto a validação do resultado correto na blockchain é feita apenas no final. No entanto, atualmente parece que os zk-SNARKs têm dificuldade em resolver completamente esse problema.

Com base na pesquisa existente, os ZKP são principalmente aplicáveis a duas situações no campo dos jogos:

1. Ocultação de informações em jogos de teoria dos jogos de informação incompleta, como Floresta Sombria, Pôquer, etc.

2. Prova de resultados de jogos simples, como lotarias, adivinhação de números, etc.

Dada a complexidade da tecnologia zk-SNARKs, a análise e as conclusões deste artigo podem ter algumas limitações. Agradecemos aos especialistas da área por fornecerem mais insights e orientações.