A tecnologia ZK tem sido amplamente utilizada para fins de privacidade e dimensionamento. Ainda assim, uma nova onda de projetos está aproveitando os recursos dessa solução criptográfica para resolver um dos problemas mais atraentes da indústria de blockchain: pontes entre cadeias.
Uma das razões para adotar o ZK para bridging é sua natureza criptográfica não confiável, que aborda uma das fraquezas das soluções de bridging centralizadas que estão no centro de hacks massivos em 2022.
Problemas da Ponte
**A ponte cross-chain atual enfrenta duas questões importantes: escalabilidade e segurança. **Como as pontes precisam acompanhar o estado das duas cadeias, elas exigem poder de computação e capacidade de armazenamento significativos. Para evitar essa sobrecarga, muitas pontes mudaram para uma abordagem baseada em comitê, em que um pequeno conjunto de validadores (ou mesmo apenas detentores de várias assinaturas) assinam transferências de estado e, portanto, tornam-se vulneráveis.
Mais de US$ 1,6 bilhão em perdas de ativos devido a vulnerabilidades de ataque de ponte durante 2022. Mas esse número pode ser interpretado de duas maneiras. Por um lado, o tráfego de trânsito sobre a ponte indica que a demanda do mercado por interoperabilidade está aumentando. Por outro lado, uma peça tão importante do quebra-cabeça representa um dos elos mais fracos no ecossistema blockchain maior. As três principais áreas de preocupação de segurança são bugs no código, pontos cegos na arquitetura (como falta de failsafes) e aquisições de comitês/validadores.
Hack maciço em 2022 impulsiona o desenvolvimento da ponte ZK
Isso levou os desenvolvedores a explorar soluções alternativas, especialmente aquelas que dependem de criptografia. O uso de propriedades inerentes aos zk-SNARKs elimina a necessidade de um modelo de comitê enquanto ainda permite que a rede seja dimensionada.
****Como o ZK joga? ****
Para verificar o estado de uma blockchain (a cadeia de origem) em outra blockchain (a cadeia de destino) sem segurança compartilhada, você pode usar um light client on-chain para a cadeia de origem em execução na cadeia de destino. Um light client ou light node é um software que se conecta a um full node para interagir com o blockchain.
Isso permite que você verifique o consenso da cadeia de origem dentro do ambiente de execução da cadeia de destino sem exigir suposições de confiança adicionais além do que é necessário para o consenso de cada cadeia. A cadeia de destino terá então algumas informações sobre a cadeia de origem incorporada em seu próprio consenso.
Aqui está uma explicação simples de como funciona a ponte ZK
Ao usar sistemas de prova de conhecimento zero, especificamente a propriedade "sucinta" dos SNARKs, agora é possível executar com eficiência esse processo de verificação usando clientes leves on-chain. Também é possível verificar transições de estado e consenso na cadeia para segurança máxima, semelhante à execução de um nó completo.
Identificamos pelo menos quatro projetos trabalhando em soluções de pontes ZK em diferentes ecossistemas e estágios de desenvolvimento.
A Sucinct Labs desenvolveu um sistema que permite uma conexão de confiança minimizada entre Gnosis e Ethereum 2.0, uma blockchain de consenso proof-of-stake. O sistema usa SNARKS para verificar de forma eficiente a validade das provas de consenso na cadeia Gnose.
A rede Ethereum 2.0 possui um comitê de 512 validadores, selecionados aleatoriamente a cada 27 horas, responsáveis por assinar todos os cabeçalhos de bloco durante esse período. O estado da rede Ethereum é considerado válido se pelo menos 2/3 dos validadores tiverem assinado um determinado cabeçalho de bloco. O processo de verificação da validade do estado da rede envolve armazenar e verificar as chaves públicas 512 BLS do verificador e apresentar suas assinaturas e cabeçalhos de bloco e a prova Merkle do verificador.
Esse processo é computacionalmente caro, então clientes leves usam SNARKs para criar uma prova de tamanho constante que pode ser verificada com eficiência na cadeia Gnosis. As provas são criadas usando computação off-chain, que envolve a construção de circuitos para verificar validadores e suas assinaturas e, em seguida, gerar provas SNARK. A prova e o cabeçalho do bloco são então submetidos a um contrato inteligente na Gnosis Chain, que realiza a verificação. O uso de SNARKs ajuda a reduzir a sobrecarga de armazenamento e a complexidade do circuito, além de diminuir as suposições de confiança. No entanto, essa abordagem é específica para o protocolo de consenso Ethereum 2.0 e EVM, portanto, pode ser mais fácil generalizar para outras cadeias.
A Electron Labs está tentando criar uma conexão entre o ecossistema Cosmos SDK (uma estrutura para construir aplicativos específicos de blockchain) e Ethereum. Especificamente, o zkIBC está buscando emular o protocolo de comunicação sem confiança usado pela cadeia soberana Cosmos, chamado Inter-Blockchain Communication Protocol (IBC), e estendê-lo ao Ethereum.
No entanto, usar um cliente leve do Cosmos SDK no Ethereum apresenta alguns desafios. O cliente leve Tendermint usado no SDK do Cosmos é executado na curva Ed25519, que não é suportada nativamente pelo blockchain Ethereum. Isso torna caro e ineficiente verificar as assinaturas Ed25519 na curva Ethereum BN254. A Electron Labs planeja resolver esse problema criando um sistema baseado em zkSNARK que pode gerar provas de validade de assinatura fora da cadeia e apenas verificar as provas na cadeia Ethereum.
Essa abordagem verifica de forma eficiente e barata as assinaturas Ed25519 do Cosmos SDK no blockchain Ethereum sem introduzir nenhuma nova suposição de confiança. Um problema com essa abordagem é a latência, pois o processo de geração de provas precisa acompanhar a alta taxa de produção de blocos do SDK do Cosmos. A Electron Labs planeja resolver esse problema usando várias máquinas para gerar provas em paralelo e combiná-las em uma única prova zkSNARK.
zkBridge é uma estrutura que permite a criação de aplicativos que podem se comunicar entre diferentes redes blockchain. Ele usa nós de retransmissão e um sistema de contrato inteligente para facilitar a comunicação. A principal diferença entre o zkBridge e outras abordagens lideradas pela indústria é que ele requer apenas a presença de um nó honesto na rede de retransmissão e assume que os zkSNARKs são confiáveis.
zkBridge usa deVirgo, uma versão paralela do sistema de prova zkSNARK da Virgo, que tem um tamanho de prova menor e não requer uma configuração confiável. Ele se baseia em um protocolo chamado GKR e um esquema de compromisso polinomial para gerar provas de circuitos que verificam assinaturas múltiplas. A prova deVirgo é então compactada usando o provador Groth16 e verificada pelo contrato de atualização no blockchain de destino. No geral, essa combinação de sistemas de prova permite comunicação eficiente entre cadeias no zkBridge sem suposições de confiança externa.
****=nil; Acessibilidade básica de dados não confiáveis ****
O gerenciamento de dados críticos, como bridging, geralmente requer replicação completa de dados em um ambiente confiável sob controle total. Mas, se isso não for possível ou for proibitivamente caro para fornecer, as organizações podem recorrer a provedores de dados confiáveis, como AWS ou Infura, para acessar os dados de que precisam.
Mas, como mencionamos na introdução deste post, confiar em provedores de dados pode levar a problemas de censura ou violação de dados.
A solução de gerenciamento de dados sem confiança da Here=nil;. Essa solução permite pontes sem confiança usando provas de estado e consulta com base no sistema "DROP DATABASE*". Nesse caso, o protocolo pode usar os dados recuperados do protocolo e a prova de correção SNARK para transferir dados de diferentes bancos de dados de protocolo entre si.
para concluir
Como o espaço de ligação ZK ainda está em sua infância, esperamos um crescimento exponencial em descobertas de pesquisa, implementações inteligentes e adoção de aplicativos de cadeia cruzada nos próximos anos. Como sabemos que a necessidade de interoperabilidade está crescendo, podemos esperar o desenvolvimento de tecnologias de ponte mais seguras e escaláveis, que por sua vez podem promover o desenvolvimento da tecnologia ZK.
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Como resolver o problema da ponte de cadeia cruzada? Introdução de 4 novos projetos de pontes ZK
Autor: zkvalidator; Compilador: Kate, Marsbit
A tecnologia ZK tem sido amplamente utilizada para fins de privacidade e dimensionamento. Ainda assim, uma nova onda de projetos está aproveitando os recursos dessa solução criptográfica para resolver um dos problemas mais atraentes da indústria de blockchain: pontes entre cadeias.
Uma das razões para adotar o ZK para bridging é sua natureza criptográfica não confiável, que aborda uma das fraquezas das soluções de bridging centralizadas que estão no centro de hacks massivos em 2022.
Problemas da Ponte
**A ponte cross-chain atual enfrenta duas questões importantes: escalabilidade e segurança. **Como as pontes precisam acompanhar o estado das duas cadeias, elas exigem poder de computação e capacidade de armazenamento significativos. Para evitar essa sobrecarga, muitas pontes mudaram para uma abordagem baseada em comitê, em que um pequeno conjunto de validadores (ou mesmo apenas detentores de várias assinaturas) assinam transferências de estado e, portanto, tornam-se vulneráveis.
Mais de US$ 1,6 bilhão em perdas de ativos devido a vulnerabilidades de ataque de ponte durante 2022. Mas esse número pode ser interpretado de duas maneiras. Por um lado, o tráfego de trânsito sobre a ponte indica que a demanda do mercado por interoperabilidade está aumentando. Por outro lado, uma peça tão importante do quebra-cabeça representa um dos elos mais fracos no ecossistema blockchain maior. As três principais áreas de preocupação de segurança são bugs no código, pontos cegos na arquitetura (como falta de failsafes) e aquisições de comitês/validadores.
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Hack maciço em 2022 impulsiona o desenvolvimento da ponte ZK
Isso levou os desenvolvedores a explorar soluções alternativas, especialmente aquelas que dependem de criptografia. O uso de propriedades inerentes aos zk-SNARKs elimina a necessidade de um modelo de comitê enquanto ainda permite que a rede seja dimensionada.
****Como o ZK joga? ****
Para verificar o estado de uma blockchain (a cadeia de origem) em outra blockchain (a cadeia de destino) sem segurança compartilhada, você pode usar um light client on-chain para a cadeia de origem em execução na cadeia de destino. Um light client ou light node é um software que se conecta a um full node para interagir com o blockchain.
Isso permite que você verifique o consenso da cadeia de origem dentro do ambiente de execução da cadeia de destino sem exigir suposições de confiança adicionais além do que é necessário para o consenso de cada cadeia. A cadeia de destino terá então algumas informações sobre a cadeia de origem incorporada em seu próprio consenso.
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Aqui está uma explicação simples de como funciona a ponte ZK
Ao usar sistemas de prova de conhecimento zero, especificamente a propriedade "sucinta" dos SNARKs, agora é possível executar com eficiência esse processo de verificação usando clientes leves on-chain. Também é possível verificar transições de estado e consenso na cadeia para segurança máxima, semelhante à execução de um nó completo.
Identificamos pelo menos quatro projetos trabalhando em soluções de pontes ZK em diferentes ecossistemas e estágios de desenvolvimento.
**** Laboratórios Sucintos ****
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A Sucinct Labs desenvolveu um sistema que permite uma conexão de confiança minimizada entre Gnosis e Ethereum 2.0, uma blockchain de consenso proof-of-stake. O sistema usa SNARKS para verificar de forma eficiente a validade das provas de consenso na cadeia Gnose.
A rede Ethereum 2.0 possui um comitê de 512 validadores, selecionados aleatoriamente a cada 27 horas, responsáveis por assinar todos os cabeçalhos de bloco durante esse período. O estado da rede Ethereum é considerado válido se pelo menos 2/3 dos validadores tiverem assinado um determinado cabeçalho de bloco. O processo de verificação da validade do estado da rede envolve armazenar e verificar as chaves públicas 512 BLS do verificador e apresentar suas assinaturas e cabeçalhos de bloco e a prova Merkle do verificador.
Esse processo é computacionalmente caro, então clientes leves usam SNARKs para criar uma prova de tamanho constante que pode ser verificada com eficiência na cadeia Gnosis. As provas são criadas usando computação off-chain, que envolve a construção de circuitos para verificar validadores e suas assinaturas e, em seguida, gerar provas SNARK. A prova e o cabeçalho do bloco são então submetidos a um contrato inteligente na Gnosis Chain, que realiza a verificação. O uso de SNARKs ajuda a reduzir a sobrecarga de armazenamento e a complexidade do circuito, além de diminuir as suposições de confiança. No entanto, essa abordagem é específica para o protocolo de consenso Ethereum 2.0 e EVM, portanto, pode ser mais fácil generalizar para outras cadeias.
zkIBC desenvolvido pela Electron Labs
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A Electron Labs está tentando criar uma conexão entre o ecossistema Cosmos SDK (uma estrutura para construir aplicativos específicos de blockchain) e Ethereum. Especificamente, o zkIBC está buscando emular o protocolo de comunicação sem confiança usado pela cadeia soberana Cosmos, chamado Inter-Blockchain Communication Protocol (IBC), e estendê-lo ao Ethereum.
No entanto, usar um cliente leve do Cosmos SDK no Ethereum apresenta alguns desafios. O cliente leve Tendermint usado no SDK do Cosmos é executado na curva Ed25519, que não é suportada nativamente pelo blockchain Ethereum. Isso torna caro e ineficiente verificar as assinaturas Ed25519 na curva Ethereum BN254. A Electron Labs planeja resolver esse problema criando um sistema baseado em zkSNARK que pode gerar provas de validade de assinatura fora da cadeia e apenas verificar as provas na cadeia Ethereum.
Essa abordagem verifica de forma eficiente e barata as assinaturas Ed25519 do Cosmos SDK no blockchain Ethereum sem introduzir nenhuma nova suposição de confiança. Um problema com essa abordagem é a latência, pois o processo de geração de provas precisa acompanhar a alta taxa de produção de blocos do SDK do Cosmos. A Electron Labs planeja resolver esse problema usando várias máquinas para gerar provas em paralelo e combiná-las em uma única prova zkSNARK.
zkBridgeDesenhado por BerkleyRDI
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zkBridge é uma estrutura que permite a criação de aplicativos que podem se comunicar entre diferentes redes blockchain. Ele usa nós de retransmissão e um sistema de contrato inteligente para facilitar a comunicação. A principal diferença entre o zkBridge e outras abordagens lideradas pela indústria é que ele requer apenas a presença de um nó honesto na rede de retransmissão e assume que os zkSNARKs são confiáveis.
zkBridge usa deVirgo, uma versão paralela do sistema de prova zkSNARK da Virgo, que tem um tamanho de prova menor e não requer uma configuração confiável. Ele se baseia em um protocolo chamado GKR e um esquema de compromisso polinomial para gerar provas de circuitos que verificam assinaturas múltiplas. A prova deVirgo é então compactada usando o provador Groth16 e verificada pelo contrato de atualização no blockchain de destino. No geral, essa combinação de sistemas de prova permite comunicação eficiente entre cadeias no zkBridge sem suposições de confiança externa.
****=nil; Acessibilidade básica de dados não confiáveis ****
! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-c3a756c16c-dd1a6f-7649e1)
O gerenciamento de dados críticos, como bridging, geralmente requer replicação completa de dados em um ambiente confiável sob controle total. Mas, se isso não for possível ou for proibitivamente caro para fornecer, as organizações podem recorrer a provedores de dados confiáveis, como AWS ou Infura, para acessar os dados de que precisam.
Mas, como mencionamos na introdução deste post, confiar em provedores de dados pode levar a problemas de censura ou violação de dados.
A solução de gerenciamento de dados sem confiança da Here=nil;. Essa solução permite pontes sem confiança usando provas de estado e consulta com base no sistema "DROP DATABASE*". Nesse caso, o protocolo pode usar os dados recuperados do protocolo e a prova de correção SNARK para transferir dados de diferentes bancos de dados de protocolo entre si.
para concluir
Como o espaço de ligação ZK ainda está em sua infância, esperamos um crescimento exponencial em descobertas de pesquisa, implementações inteligentes e adoção de aplicativos de cadeia cruzada nos próximos anos. Como sabemos que a necessidade de interoperabilidade está crescendo, podemos esperar o desenvolvimento de tecnologias de ponte mais seguras e escaláveis, que por sua vez podem promover o desenvolvimento da tecnologia ZK.