ZK Bridges: Sıfır bilgi kanıtı zincirler arası dünyayı nasıl güçlendirir?

Yazar: ScalingX

Akıllı sözleşmelerde veya merkezi koruyucularda depolanan varlıkların korunması gerektiğinden, zincirler arası köprülerinin güvenliğini sağlamak önemli bir zorluktur. Ancak, zk-SNARKs teknolojisi zincirler arası köprü tasarımına dahil edilirse, merkeziyetsizlik ve güvenlikle ilgili sorunları etkili bir şekilde çözebilir.

Hızla gelişen blockchain teknolojisi alanında, birçok protokol önerildi ve uygulandı, ancak her protokol, hesaplamalı çalışma kanıtı (Proof-of-Work) ve teşvik tabanlı Proof-of-Stake'e kadar farklı bir mutabakat yöntemini benimsiyor. vesaire. Blockchain'in ilk günlerinden bu yana, mutabakat, güvenlik ve programlama dili gibi çeşitli yönlerdeki protokollerdeki farklılıklar nedeniyle likidite ve varlıklar kademeli olarak farklı zincirler arasında dağılmıştır. Zincirler arası köprü, parçalanmayı azaltabilen ve çeşitli blok zincirleri arasındaki likiditeyi entegre edebilen bu soruna bir çözüm haline geldi. Böyle bir zincirler arası köprü protokolü, Solana ve Ethereum gibi farklı akıllı sözleşme blok zincirleri arasında kripto para birimlerinin ve misli olmayan tokenlerin (NFT'ler) dolaşımını kolaylaştıran Wormhole'dur.

Çapraz Zincir Köprülerin Mevcut Riskleri

Zincirler arası köprüler oldukça zor olabilir. Akıllı sözleşmelerde veya merkezi koruyucularda depolanan varlıkların korunması gerektiğinden, zincirler arası köprülerinin güvenliğini sağlamak önemli bir zorluktur. Köprü fonları merkezi olarak depolandığından, tarihsel olarak bilgisayar korsanları için bir hedef olmuştur. Köprülerin sürekli gelişen tasarımı, saldırganların yeni güvenlik açıkları ve istismarlar bulmaları için fırsatlar da yaratır. 2022'de Wormhole, Github'a bir güvenlik düzeltmesi yüklendikten sonra saldırıya uğradı ve 325 milyon dolarlık bir kayba neden oldu ve bilgisayar korsanı başarılı olduktan sonra fonları aldı. Chainalysis, zincirler arası köprü saldırılarının 2022'de toplam çalınan fonların %69'unu oluşturacağını bildiriyor.

Görüntü kredisi Zincirleme Analiz

Resim kredisi DEFIYIELD

Diğer bir zorluk, düşük performans ve merkezi kuruluşlara güvendir. Mevcut zincirler arası köprüler, ölçeklenebilirlik sorunlarıyla karşı karşıyadır. İki zincirin durumunu güncellemek ve ayarlamak için zincirler arası köprü, çok fazla bilgi işlem gücü ve depolama kapasitesi gerektirir ve bu da önemli bir ek yüke neden olur. Bu yükü hafifletmek için, bazı zincirler arası köprüler, yalnızca sınırlı sayıda onaylayıcının (hatta yalnızca çoklu imza sahiplerinin) devlet transferlerini onayladığı komite tarzı bir yaklaşıma yöneldi. Ancak, bu yaklaşım onları güvenlik açıklarına ve potansiyel saldırılara maruz bırakır.

Geliştiricileri, özellikle sıfır bilgi kriptografisi kullananlar olmak üzere alternatif çözümler aramaya iten bu sorunlardır. Bu yöntemlerden zk-SNARKs teknolojisinin kullanılması, ağın ölçeklenebilirliğini sağlarken komite modeline olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

zk-SNARKs teknolojisine dayalı zincirler arası köprü

Şu anda birkaç proje, farklı ekosistemler ve geliştirme aşamalarında ZK teknolojisine dayalı köprü çözümleri geliştiriyor, örneğin:

• Özlü Laboratuvarlar
• Electron Labs tarafından zkIBC
• Polyhedra Network tarafından sağlanan zkBridge

Bu girişimler, zincirler arası köprülerin tasarımında devrim yaratmak için zk-SNARKS teknolojisinden yararlanır. Bununla birlikte, tüm bu yöntemleri başarılı bir şekilde uygulamak için temel gereksinim, hafif bir istemci protokolüdür - tam düğümlere bağlanan ve blok zinciri ile etkileşimi kolaylaştıran bir yazılım parçası. Bu protokol, düğümlerin onaylanmış blok zinciri durumunun blok başlıklarını verimli bir şekilde senkronize edebilmesini sağlar.

zk-SNARKs teknolojisini zincirler arası köprülere uygularken iki ana zorluk ortaya çıkıyor. İlk olarak, toplamalarla karşılaştırıldığında, zincirler arası köprüler daha büyük bir devre boyutu gerektirir. İkincisi, zincir üstü depolamayı ve bilgi işlem yükünü en aza indirme sorununun ele alınması gerekiyor.

Özlü Laboratuvarlar

Succinct Labs, Ethereum 2.0'ın PoS (Proof of Stake) konsensüsü için hafif bir istemci geliştiriyor ve Gnosis ile Ethereum arasında güveni en aza indirilmiş bir zincirler arası köprü kuruyor. Bu zincirler arası köprü, mutabakat geçerlilik kanıtını zincir üzerinde özlü bir şekilde doğrulamak için zk-SNARKS'ın verimliliğini kullanır.

Kurulum, her 27 saatte bir rastgele seçilen 512 doğrulayıcıdan oluşan eşzamanlı bir komiteyi içerir. Bu doğrulayıcılar, ayrılan süre içinde her bir blok başlığını imzalamaktan sorumludur. Doğrulayıcıların ⅔'den fazlası her blok başlığını imzalarsa, Ethereum'un durumu geçerli kabul edilir. Doğrulama süreci temel olarak aşağıdakilerin doğrulanmasını içerir:

1. Blok başlığının Merkle kanıtı
2. Senkronizasyon komitesindeki doğrulayıcıların Merkle kanıtları
3. Eşitleme komitesinin uygun şekilde rotasyonunu sağlamak için BLS imzaları

Bu süreç, önemli hesaplama maliyetlerine neden olur çünkü temel konsept, hafif istemcilerin, Gnosis zincirinde verimli bir şekilde doğrulanabilen sabit boyutlu bir kanıt (geçerlilik kanıtı) oluşturmak için zk-SNARK'ları (Groth16) kullanmasıdır. Kanıtlar, doğrulayıcıları ve imzalarını doğrulamak için devreler oluşturmayı ve ardından zk-SNARK kanıtları oluşturmayı içeren zincir dışı hesaplama yoluyla üretilir. Kanıtlar ve blok başlıkları daha sonra doğrulama için Gnosis Zincirindeki akıllı sözleşmelere gönderilir.

zk-SNARK'ların benimsenmesi, depolama ek yükünün ve devre karmaşıklığının azaltılmasına yardımcı olarak güven varsayımlarını azaltır. Bununla birlikte, bu yaklaşım özellikle Ethereum 2.0 konsensüs protokolü ve EVM için optimize edilmiştir ve diğer blockchain ağlarına daha fazla adaptasyon gerektirebilir.

Geçtiğimiz Temmuz ayında Succinct Labs, Ethereum ZK hafif istemcisinin Gnosis Omnibridge'in güvenliğini artırmak için resmi olarak ana ağa entegre edildiğini doğrulayan büyük bir duyuru yaptı. Entegrasyon, Succinct Labs'ı şu anda toplam kilitli değeri (TVL) 40 milyon doların üzerinde olan ve bugüne kadar 1,5 milyar dolardan fazla stablecoin varlık akışını kolaylaştıran Gnosis Omnibridge'in güvenliğini sağlamaktan sorumlu kılacak.

zkIBC by Electron Labs

Electron Labs, uygulamaya özel blok zincirleri için bir çerçeve olan Cosmos SDK ekosisteminden kaynaklanan zincirler arası bir köprü inşa ediyor. Zincirler arası köprüsü, çerçeve içinde tanımlanan tüm bağımsız blok zincirleri arasında kesintisiz iletişim sağlamak için IBC (zincirler arası İletişim) teknolojisini kullanacak.

Bununla birlikte, Cosmos SDK'nın hafif istemcilerini Ethereum'a uygulamak zorluklarla doludur. Cosmos SDK tarafından kullanılan Tendermint hafif istemcisi, Ethereum blok zinciri tarafından doğal olarak desteklenmeyen, bükülmüş bir Edwards eğrisi (Ed25519) üzerinde çalışır. Bu nedenle, Ed25519 imzalarını Ethereum'un BN254 eğrisi üzerinde doğrulamak pahalı ve verimsizdir. Bu engelin üstesinden gelmek için Electron Labs, zk-SNARKs teknolojisine dayalı bir çözüm geliştiriyor. Bu sistem, zincir dışı bir imza geçerliliği kanıtı oluşturacak ve yalnızca Ethereum zincirindeki kanıtı doğrulayarak bu sorunu etkili bir şekilde çözecektir.

Bu yaklaşımı benimseyerek, Cosmos SDK'daki Ed25519 imzaları, herhangi bir ek güven varsayımı getirmekten kaçınırken, Ethereum blok zincirinde verimli ve uygun maliyetli bir şekilde doğrulanabilir. Bununla birlikte, bu yaklaşımla karşılaşabileceğiniz olası sorunlardan biri gecikmedir. Cosmos SDK'da blok oluşturma hızı 7 saniyedir ve bu orana ayak uydurabilmek için prova süresinin önemli ölçüde düşürülmesi gerekmektedir. Electron Labs, bu sorunu, kanıtları aynı anda oluşturmak için birden fazla bilgisayar kullanarak ve ardından bunları tek bir zk-SNARK kanıtında birleştirerek çözmeyi amaçlamaktadır.

Polyhedra Network'ten zkBridge

Sektör lideri diğer iki sıfır bilgi kanıt tabanlı zincirler arası köprü yapısıyla karşılaştırıldığında zkBridge, platformunda birden çok uygulamanın geliştirilmesini kolaylaştıran esnek ve çeşitli çerçevesiyle öne çıkıyor. Etkili bir iletişim süreci oluşturmak için zk-SNARK'ları etkili bir şekilde kullanır ve kanıtlayıcının alıcı zinciri gönderen zincirde belirli bir durum geçişinin meydana geldiğine ikna etmesini sağlar. zkBridge çerçevesi iki temel bileşenden oluşur:

1. Blok başlığı aktarma ağı: Bu bileşen, blok başlığını gönderen zincirden alır, blok başlığını doğrulamak için bir kanıt oluşturur ve ardından hem blok başlığını hem de kanıtı alıcı zincirdeki güncelleme sözleşmesine iletir.
2. Sözleşmeyi güncelle: Bu bölüm, basit bir istemci durumunu korur ve ilişkilendirme kanıtı doğrulandıktan sonra gönderen zincirin blok başlığını otomatik olarak içerir. Ayrıca, gönderen zincirin mevcut ana zincir durum güncellemesini de tutar.

Görüntü kaynağı Polyhedra Ağı

zkBridge ile diğer sektör lideri yaklaşımlar arasındaki temel fark, zkBridge'in yalnızca geçiş ağında dürüst bir düğümün varlığını gerektirmesi ve zk-SNARK'ların güvenilirliğini varsaymasıdır.

Bu yapıdaki önemli bir ilerleme, zk-SNARK'ların paralel kullanımında yatmaktadır: kanıt oluşturma sürecini hızlandırmak için yeni bir dağıtılmış kanıt sistemi sunan ve zincir üzerinde kanıt doğrulamasını azaltmak için yinelemeli kanıtlar kullanan Başak kanıtlayıcı (deVirgo). maliyeti. deVirgo, çoklu imzaları doğrulayan devreler için kanıtlar oluşturmak üzere GKR protokolüne ve bir polinom taahhüt şemasına güvenir. Daha sonra, deVirgo provaları bir Groth16 prover tarafından sıkıştırılır ve hedef blok zincirindeki bir güncelleme sözleşmesi ile doğrulanır. Bu kanıtlama sistemlerinin birleşimi, zkBridge'in harici güven varsayımlarına dayanmadan verimli zincirler arası iletişimi etkinleştirmesini sağlar.

zkBridge'in ana ağ Alfa sürümü Nisan 2023'te yayınlandı ve şu anda BNB Chain, Ethereum ve Arbitrum gibi çeşitli L1 ve L2 blockchain ağları arasında zincirler arası birlikte çalışabilirliği kolaylaştırıyor. 2023'teki ETHCC Paris zkDAY etkinliğinde Polyhedra Network'ün CTO'su Tiancheng Xie, ana ağ lansmanından bu yana protokolün günlük 50.000'den fazla aktif kullanıcıyı ve aylık 800.000 aktif kullanıcıyı çektiğini vurguladı.

Modüler mimarisi ile zkBridge, geliştiriciler ve kullanıcılar için geniş olanaklar sunar. Bu olasılıklar, farklı blok zinciri ağları arasındaki durum değişikliklerine uyum sağlayan simge köprüleme ve takas, mesaj geçişi ve hesaplama mantığını içerir.

Özetleyin

Zk-SNARKs teknolojisinin zincirler arası köprü tasarımına dahil edilmesi, ademi merkeziyetçilik ve güvenlikle ilgili sorunları etkili bir şekilde çözebilir. Bununla birlikte, bu aynı zamanda ilgili büyük devre ölçeğinden dolayı bir hesaplama darboğazı yaratır. Birlikte çalışabilirliğe odaklanma artmaya devam ettikçe, daha fazla geliştiricinin güvenli ve ölçeklenebilir zincirler arası köprü teknolojisi geliştirmek için çok çalışacağına inanılıyor. Bu gelişmelerin, ZK teknolojisinin genel gelişimi ve uygulaması üzerinde olumlu bir etkiye sahip olması beklenmektedir. Bu nedenle, yakın gelecekte araştırma, yenilikçi uygulama ve zincirler arası uygulamaların daha geniş çapta benimsenmesinde önemli ilerlemeler bekleyebiliriz.