Як вирішити проблему перехресного ланцюгового моста? Впровадження 4 нових проектів мосту ЖК

Автор: zkvalidator; Упорядник: Kate, Marsbit

Технологія ZK широко використовується для конфіденційності та масштабування. Тим не менш, нова хвиля проектів використовує можливості цього криптографічного рішення для вирішення однієї з найважчих проблем індустрії блокчейнів: крос-ланцюгових мостів.

Однією з причин використання ZK для мостового зв’язку є його ненадійна криптографічна природа, яка усуває одну зі слабких сторін централізованих мостових рішень, які є центром масових зломів у 2022 році.

Проблеми з мостом

**Поточний перехресний міст має дві важливі проблеми: масштабованість і безпека. **Оскільки мостам потрібно відстежувати стан двох ланцюгів, їм потрібна значна обчислювальна потужність і ємність для зберігання. Щоб уникнути цих накладних витрат, багато мостів перейшли до підходу на основі комітетів, де невелика група валідаторів (або навіть просто власників кількох підписів) підписує державні перекази і, таким чином, стає вразливою.

Понад 1,6 мільярда доларів втрати активів через уразливості мостів протягом 2022 року. Але це число можна трактувати двояко. З одного боку, транзитний трафік через міст свідчить про те, що ринковий попит на сумісність зростає. З іншого боку, така важлива частина головоломки є однією з найслабших ланок у більшій екосистемі блокчейну. Трьома основними проблемами безпеки є помилки в коді, сліпі плями в архітектурі (такі як відсутність захисту від збоїв) і захоплення комітету/валідатора.

! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-4c6e40347b-dd1a6f-7649e1)

Масовий злом у 2022 році стимулює розвиток мосту ZK

Це спонукало розробників до пошуку альтернативних рішень, особливо тих, які покладаються на криптографію. Використання властивостей, притаманних zk-SNARK, усуває потребу в моделі комітету, але все ще дозволяє масштабувати мережу.

****Як грає ZK? ****

Щоб перевірити стан одного блокчейну (вихідного ланцюга) в іншому блокчейні (цільового ланцюга) без спільного захисту, ви можете використовувати легкий клієнт у ланцюзі для вихідного ланцюга, який працює в цільовому ланцюзі. Легкий клієнт або легкий вузол — це частина програмного забезпечення, яка підключається до повного вузла для взаємодії з блокчейном.

Це дає змогу перевірити консенсус вихідного ланцюга в середовищі виконання цільового ланцюга, не вимагаючи додаткових припущень довіри, окрім того, що вимагається для консенсусу кожного ланцюга. Тоді цільовий ланцюг матиме деяку інформацію про вихідний ланцюг, включену в його власний консенсус.

! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-542bfc07ee-dd1a6f-7649e1)

Ось просте пояснення того, як працює міст ZK

Використовуючи системи підтвердження з нульовим знанням, зокрема «коротку» властивість SNARK, тепер можна ефективно виконувати цей процес перевірки за допомогою легких клієнтів у мережі. Також можна перевірити зміни станів і консенсус у ланцюжку для максимальної безпеки, подібно до запуску повного вузла.

Ми визначили принаймні чотири проекти, які працюють над рішеннями ZK bridge у різних екосистемах та на різних стадіях розвитку.

Succinct Labs

! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-c859310236-dd1a6f-7649e1)

Succinct Labs розробила систему, яка забезпечує мінімізоване довірче з’єднання між Gnosis та Ethereum 2.0, консенсусним блокчейном із підтвердженням частки. Система використовує SNARKS для ефективної перевірки достовірності консенсусних доказів у ланцюжку Gnosis.

У мережі Ethereum 2.0 є комітет з 512 валідаторів, які випадково вибираються кожні 27 годин і відповідають за підпис кожного заголовка блоку протягом цього часу. Стан мережі Ethereum вважається дійсним, якщо принаймні 2/3 валідаторів підписали даний заголовок блоку. Процес перевірки дійсності стану мережі передбачає зберігання та перевірку 512 відкритих ключів BLS верифікатора, а також представлення їхніх підписів і заголовків блоків, а також доказ Merkle верифікатора.

Цей процес дорогий з точки зору обчислень, тому легкі клієнти використовують SNARK для створення доказу постійного розміру, який можна ефективно перевірити в ланцюжку Gnosis. Докази створюються за допомогою обчислень поза ланцюгом, які включають побудову схем для перевірки валідаторів та їхніх підписів, а потім генерацію доказів SNARK. Підтвердження та заголовок блоку потім надсилаються до смарт-контракту в Gnosis Chain, який виконує перевірку. Використання SNARK допомагає зменшити накладні витрати на зберігання та складність схеми, а також знижує припущення про довіру. Однак цей підхід є специфічним для консенсусного протоколу Ethereum 2.0 і EVM, тому його, можливо, потрібно буде простіше узагальнити для інших ланцюжків.

zkIBC розроблений Electron Labs

! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-7fb0fa2f77-dd1a6f-7649e1)

Electron Labs намагається створити зв’язок між екосистемою Cosmos SDK (фреймворк для створення конкретних блокчейн-додатків) і Ethereum. Зокрема, zkIBC прагне імітувати протокол безнадійного зв’язку, який використовується суверенним ланцюгом Cosmos, під назвою Inter-Blockchain Communication Protocol (IBC), і поширити його на Ethereum.

Однак використання легкого клієнта Cosmos SDK на Ethereum створює деякі проблеми. Легкий клієнт Tendermint, який використовується в Cosmos SDK, працює на кривій Ed25519, яка не підтримується блокчейном Ethereum. Це робить перевірку підписів Ed25519 на кривій Ethereum BN254 дорогою та неефективною. Electron Labs планує вирішити цю проблему, створивши систему на основі zkSNARK, яка може генерувати докази дійсності підпису поза мережею та перевіряти докази лише в мережі Ethereum.

Цей підхід ефективно та дешево перевіряє підписи Ed25519 Cosmos SDK у блокчейні Ethereum без введення будь-яких нових припущень про довіру. Однією з проблем цього підходу є затримка, оскільки процес генерації доказів має йти в ногу з високою швидкістю виробництва блоків Cosmos SDK. Electron Labs планує вирішити цю проблему, використовуючи кілька машин для паралельного створення доказів і об’єднавши їх в єдиний доказ zkSNARK.

zkBridgeРозроблено BerkleyRDI

! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-e2df0e1e8a-dd1a6f-7649e1)

zkBridge — це фреймворк, який дозволяє створювати програми, які можуть спілкуватися між різними блокчейн-мережами. Він використовує вузли ретрансляції та систему розумних контрактів для полегшення спілкування. Основна відмінність між zkBridge та іншими галузевими підходами полягає в тому, що він вимагає присутності лише одного чесного вузла в мережі ретрансляції та передбачає, що zkSNARK надійні.

zkBridge використовує deVirgo, паралельну версію системи перевірки Virgo zkSNARK, яка має менший розмір перевірки та не потребує надійного налаштування. Він спирається на протокол під назвою GKR і поліноміальну схему зобов’язань для створення доказів схем, які перевіряють кілька підписів. Потім підтвердження deVirgo стискається за допомогою прувера Groth16 і перевіряється контрактом оновлення цільового блокчейну. Загалом ця комбінація систем перевірки забезпечує ефективний міжланцюговий зв’язок у zkBridge без припущень зовнішньої довіри.

****=нуль; Базовий доступ до ненадійних даних ****

! [ZK] (https://img-cdn.gateio.im/resized-social/moments-40baef27dd-c3a756c16c-dd1a6f-7649e1)

Керування критично важливими даними, як-от з’єднання, часто вимагає повної реплікації даних у надійному середовищі під повним контролем. Але якщо це неможливо або надто дорого надати, організації можуть звернутися до надійних постачальників даних, таких як AWS або Infura, щоб отримати доступ до потрібних даних.

Але, як ми зазначали у вступі до цієї публікації, довіра до постачальників даних може призвести до цензури або проблем із порушенням даних.

Ненадійне рішення для керування даними Here=nil;. Це рішення дозволяє надійне з’єднання за допомогою перевірок стану та запитів на основі системи «DROP DATABASE*». У цьому випадку протокол може використовувати дані, отримані з протоколу, і підтвердження правильності SNARK для передачі даних з різних баз даних протоколу одна одній.

на закінчення

Оскільки простір зв’язку ZK все ще знаходиться в зародковому стані, ми очікуємо експоненціального зростання науково-дослідницьких проривів, інтелектуальних реалізацій і впровадження крос-ланцюжкових програм у найближчі роки. Оскільки ми знаємо, що потреба у сумісності зростає, ми можемо очікувати розробки більш безпечних і масштабованих мостових технологій, які, у свою чергу, можуть сприяти розвитку технології ZK.