PRO:去中心化的Prover如何实现？Opside 创新性提出 ZKP的两步提交算法_Metaverse-Dao

原文来源：OpsideTeam

为什么我们需要去中心化的?prover

当前，以太坊主网上已经有多个?ZK-Rollups?在运行了。然而?ZK-Rollup?的去中心化设计仍然处于早期阶段。我们目前都聚焦在?Sequencer?的去中心化问题上，大部分人都忽略了，实际上目前绝大部分的?ZK-Rollup?项目都没有实现去中心化的?prover。

对于?ZK-Rollup?来说，中心化的?prover?仍然是安全的，并且也不像中心化的?sequencer?那样会带来审查的问题。但是中心化的?prover?也会引发很多问题。首先，如果只有一个?prover，那么单节点宕机就会造成整个?ZK-Rollup?的有效性证明无法提交，从而给交易的最终确定性造成影响。其次，中心化的?prover?成本高昂，无法承担未来海量的?ZK-Rollup?的算力需求。最后，从经济的角度来说，中心化的?prover?独享了一部分收益，这在代币经济学上来说，实际上是不公平的。

去中心化云存储平台 Storj 支持 zkSync 2.0 和 EIP-4844:金色财经报道，去中心化云存储平台 Storj 宣布支持以太坊 Layer 2 扩容方案 zkSync 2.0 升级和 EIP-4844，此次升级使存储节点能够以最小的 Gas 费用收付款，大幅降低 Layer 2 费用，使去中心化云存储更加经济高效。[2022/12/6 21:25:59]

去中心化?prover?的挑战

去中心化?prover?能很好地解决以上的问题，但是也带来一些挑战，这也是为什么最近上线的几个?zkEVM?方案采用了中心化?prover?方案的原因之一。例如?PolygonzkEVM?的?betamainnet?中依靠?trustedaggregator?来提交?ZKP，zkSyncera?也是类似。

从技术细节上来讲，ZK-Rollup?的智能合约验证?ZKP?的时候，需要原始的?proof?数据，这就可能引发各种不同的链上攻击行为。例如，某一个?prover?提交计算出来的?ZKP?到链上合约时，需要发一笔L1的交易。当这个?prover?发出的交易广播到交易池中，攻击者就可以看到原始?proof?数据，攻击者可以设置一个更高的?gas?费来发交易，从而优先打包到区块中，来获取?PoW?奖励。

韩国游戏巨头WeMade战略投资去中心化音乐发行和游戏平台Cadenverse:6月9日消息，韩国游戏巨头WeMade宣布对去中心化音乐发行和游戏平台Cadenverse进行战略投资。

Cadenverse是越南音乐游戏发行商Amanotes开发的利用音乐获得收益的M2E（Music-to-Earn）平台。Cadenverse支持用户将自己的音乐变成适合游戏的形式，并在游戏中以NFT的形式收取使用费，以赚取自己的音乐收入。

据悉，WeMade正在与全球多家公司和项目合作和投资，以扩大其区块链平台Wemix的生态系统。(News 1)[2022/6/9 4:13:34]

此外，由于?prover?之间是依靠算力来竞争，没有一个可信的身份识别机制，也很难建立一个通信机制。不同的矿工有可能做重复的工作，从而造成算力的浪费。

ZKP?的两步提交

Opside提出了一个?ZKP?两步提交算法，来实现了?prover?的去中心化。这种算法既能够防止?ZKP?抢跑攻击，又可以让更多的矿工获得奖励，从而鼓励更多的矿工在线，并提供稳定、持续的?ZKP?算力。

派盾：去中心化交易平台Saddle Finance被漏洞利用，损失超1000万美元:4月30日，据派盾官方消息，去中心化交易平台Saddle Finance被漏洞利用，协议损失超过1000万美元。

据此前消息，Beosin Alert发推表示，Saddle Finance项目遭受闪电贷攻击，损失约383万美元。[2022/4/30 2:42:36]

第?1?步：提交?hash

对于某个?sequence，prover?计算出?ZKP?之后，首先计算的?hash，并向链上智能合约提交?hash?和?address。其中，proof?是某一个?sequence?的零知识证明，address?是该?prover?的地址

假设在第?1?个?prover?在第?T?个区块提交了?hash，则在第?T+?10?区块以内，还可以接受其他?prover?提交?hash，没有数量限制。第?T+?11?区块及之后，不再接受新的?prover?提交?hash

Ripple招聘软件工程师搭建去中心化交易平台:近日Ripple招聘2种资深软件工程师（处理流动性），第1种要求应聘者协助搭建去中心化交易平台，以及为复杂软件问题提供新的解决方法、从事算法建模与部署。瑞波社区网友评论该交易所可能给瑞波合作伙伴提供产品与流动性支持。第二种与支付平台Ripplenet有关，要求应聘者参与搭建分布式支付应用，允许几秒内完成转账。（u.today）[2020/10/1]

第?2?步：提交?ZKP

第?T+?11?区块及之后，允许任何?prover?提交?ZKP。只要有一个?ZKP?通过验证，那么就可以根据该?ZKP?对所有提交过的?hash?进行校验。校验通过的?prover?都可以得到?PoW?奖励，奖励金额按照矿工质押量的比例来分配。

如果在第?T+?20?区块之前，都没有?ZKP?通过验证，则所有提交过?hash?的?prover?都将被?slash。此时该?sequence?重新开放，允许提交新的?hash，回到第?1?步

虫洞存储CEO杨益峰：未来物联网社会中，所有社会资料、生产生活数据化，将有巨大的去中心化分布式存储需求:2020年9月24日，由澳亚财经主办及金色财经主办，虫洞存储总冠名，IPFS100，米又财经、亚交所联合主办的《2020成都区块链产业交流大会》于四川成都万达瑞华酒店完美落幕。会议中虫洞存储CEO杨益峰表示，在未来物联网社会中，所有社会资料、生产生活数据化，将有巨大的去中心化分布式存储需求 ，投身于新基建下分布式存储产业建设，将在推动人类公共数据的共享和共有，成为享受共享分布式存储带来的巨大利好。[2020/9/24]

举一个例子，假设?Opside?中每个L2区块的?PoW?奖励是?128IDE，当前总共有?64?个?Rollupslots，那么每一个?Rollupsequence?分配到的?PoW?奖励是?2IDE。如果先后有?A,B,C3?个矿工为一个?sequence?提交了正确的?ZKP，且?A,B,C3?个矿工的矿工质押量分别为?200?K，?500?K，?300?K。那么，A,B,C?可以获得的?PoW?奖励分别为?0.4IDE，?1IDE，?0.6IDE。

Prover?的质押与惩罚

为了避免针对?prover?的恶意行为，prover?需要在一个特殊的系统合约中注册，并质押一定数量的?token。如果当前质押数量小于阈值，则不允许提交?hash?和?ZKP。prover?提交?ZKP?获得的奖励也将依据质押量比例来分配，从而避免?prover?多次提交?ZKP?的恶意行为。

当?prover?出现以下行为，会进行不同程度的惩罚

prover?提交了错误的?hash

对于某个?sequence，如果没有对应的?ZKP?通过验证，则所有提交过?hash?的?prover?都将被惩罚

罚没的?token?将被烧毁。

关于?ZKP?的两步提交机制更多的细节与考量，请读者参阅官方文档。prover?质押以及惩罚的具体数字在未来可能会改动。

几个考量

为什么允许多个?prover?提交?hash？如果第一个?hash?的提交者才能获得奖励，那么第一个?prover?提交了?hash?之后，其他?prover?就没有动力提交?proof。如果一个恶意攻击者提交?hash?之后迟迟不提交?proof，那么会阻碍整个?sequence?被验证的速度。因此应当允许多个?prover?独立且并行地提交?hash，以避免?ZKP?的验证被单个攻击者垄断。

为什么需要设置一个时间窗口？假设任何人在提交了?hash?之后可以立即提交?proof，那么该?proof?仍然有可能被抢跑。因为攻击者会立即提交一个与自己地址关联的?hash，随后提交?proof，从而获取奖励。设置时间窗口之后，提交过?hash?的?prover?就没有动力在此时间窗口内提交?proof，从而避免了?proof?被攻击者利用的可能。

为什么要按照质押量来分配?PoW?奖励？在一个时间窗口内，允许多个?prover?为同一个?sequence?提交?hash。实际上，矿工可以利用自己生成的?proof?提交多个?hash，从而占有大部分甚至所有?PoW?奖励。为了避免这种攻击行为，一个?sequence?的?PoW?奖励将按照矿工质押量的比例来分配。

总结与规划

本文提出的?ZKP?两步提交算法，在实现了?prover?去中心化的同时，能很好地规避针对?prover?的抢跑攻击，并鼓励更多的矿工提供稳定、持续的?ZKP?算力。最初的版本将在?Opside?的?Pre-alphatestnet?上线。在未来，Opside?也将在更多?ZKP?的挖矿领域进行更多创新。例如：

根据整个网络的?ZKP?算力供需关系，动态调整?PoS?与?PoW?的奖励分配比例

根据?ZK-Rollup?类型、Rollup?交易数量、gas?使用量等进行工作量预估，建立?Rollupbatch?的个性化定价机制

应用开发者对所属?Rollup?的?ZKP?生成进行补贴，以激励矿工提供算力

标签：PROVERROVERZKPYield ProtocolMetaverse-DaoMicroversezkProof

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