Strauji attīstošajā blokķēdes tehnoloģijas jomā ir ierosināti un ieviesti daudzi protokoli, tomēr katrs protokols izmanto atšķirīgu vienprātības metodi — no skaitļošanas darba pierādījuma līdz uz stimuliem balstītai likmes pierādījumam utt. Kopš blokķēdes pirmsākumiem likviditāte un aktīvi ir pakāpeniski izkliedēti dažādās ķēdēs protokolu atšķirību dēļ dažādos aspektos, piemēram, vienprātības, drošības un programmēšanas valodās. Šķērsķēžu tilti parādās kā šīs problēmas risinājums, samazinot sadrumstalotību un integrējot likviditāti starp dažādām blokķēdēm. Viens no šādiem starpķēžu tilta protokoliem ir Wormhole, kas atvieglo kriptovalūtu un neatvietojamo marķieru (NFT) apriti starp dažādām viedo līgumu blokķēdēm, piemēram, Solana un Ethereum.
Pašreizējie šķērsķēžu tiltu riski
Šķērsķēžu tilti var būt diezgan sarežģīti. Tā pārrobežu ķēžu tilta drošības nodrošināšana ir svarīgs izaicinājums, jo ir jāaizsargā aktīvi, kas glabājas viedos līgumos vai centrālajos turētājos. Tā kā tilta līdzekļi tiek glabāti centralizēti, tas vēsturiski ir bijis hakeru mērķis. Attīstošais tiltu dizains arī sniedz iespējas uzbrucējiem atrast jaunas ievainojamības un izmantojumus. 2022. gadā Wormhole tika uzlauzts pēc tam, kad Github tika augšupielādēts drošības labojums, radot zaudējumus 325 miljonu ASV dolāru apmērā. Hakerim tas izdevās un atņēma līdzekļus. Chainalysis ziņo, ka 2022. gadā uzbrukumi starp ķēžu tiltiem veidoja 69% no kopējiem nozagtajiem līdzekļiem.
Vēl viena problēma ir slikta veiktspēja un atkarība no centrālajām struktūrām. Pašreizējie šķērsķēžu tilti saskaras ar mērogojamības problēmām. Lai atjauninātu un pielāgotu abu ķēžu statusu, šķērsķēžu tiltiem ir nepieciešama liela skaitļošanas jauda un atmiņas ietilpība, kā rezultātā rodas ievērojamas pieskaitāmās izmaksas. Lai atvieglotu šo slogu, daži pārrobežu ķēžu tilti ir pārgājuši uz komitejas tipa pieeju, kurā tikai ierobežots apstiprinātāju kopums (vai pat tikai vairāku zīmju turētāji) apstiprina stāvokļa nodošanu. Tomēr šī pieeja pakļauj tos ievainojamībām un iespējamiem uzbrukumiem.
Tieši šīs problēmas ir mudinājušas izstrādātājus sākt meklēt alternatīvus risinājumus, jo īpaši tādus, kas izmanto nulles zināšanu kriptogrāfiju. Starp šīm pieejām zk-SNARKs tehnoloģijas izmantošana novērš nepieciešamību pēc komitejas modeļa, vienlaikus nodrošinot tīkla mērogojamību.
Šķērsķēdes tilts, kura pamatā ir zk-SNARKS tehnoloģija
Pašlaik ir vairāki projekti, kas izstrādā ZK tehnoloģiju tiltu risinājumus dažādās ekosistēmās un attīstības stadijās, piemēram:
Succinct Labs
zkIBC, ko izveidojis Electron Labs
zkBridge, ko piedāvā Polyhedra Network
Šīs iniciatīvas izmanto zk-SNARKS tehnoloģiju, lai mainītu šķērsķēžu tiltu dizainu. Tomēr, lai veiksmīgi īstenotu visas šīs pieejas, galvenā prasība ir viegls klienta protokols — programmatūra, kas savienojas ar pilniem mezgliem un atvieglo mijiedarbību ar blokķēdi. Šis protokols nodrošina, ka mezgli var efektīvi sinhronizēt bloku galvenes ar apstiprinātu blokķēdes statusu.
Izmantojot zk-SNARK tehnoloģiju šķērsķēžu tiltiem, rodas divi galvenie izaicinājumi. Pirmkārt, šķērsķēžu tiltiem ir nepieciešams lielāks ķēdes mērogs nekā saritinājumiem. Otrkārt, ir jāatrisina ķēdes uzglabāšanas un skaitļošanas pieskaitāmās izmaksas samazināšanas problēma.
Succinct Labs
Succinct Labs izstrādā vieglo klientu Ethereum 2.0 PoS (pierādījums-of-stake) vienprātībai, izveidojot minimālu uzticību pārrobežu ķēdes tiltu starp Gnosis un Ethereum. Šis šķērsķēžu tilts izmanto zk-SNARKS efektivitāti, lai īsi pārbaudītu vienprātības derīguma pierādījumus ķēdē.
Iestatīšanā ir iesaistīta sinhronizēta komiteja, kurā ir 512 pārbaudītāji, kas tiek nejauši atlasīti ik pēc 27 stundām. Šie pārbaudītāji ir atbildīgi par katra bloka galvenes parakstīšanu tam piešķirtajā laika periodā. Ethereum stāvoklis tiek uzskatīts par derīgu, ja vairāk nekā ⅔ tā pārbaudītāju paraksta katru bloka galveni. Pārbaudes process galvenokārt ietver šādu pārbaudi:
1. Merkle bloka galvenes pierādījums
2. Merkles apliecinājums par validētājiem sinhronizācijas komitejā
3. BLS paraksts, lai nodrošinātu pareizu sinhronizācijas komiteju rotāciju
Šis process rada ievērojamas skaitļošanas izmaksas, jo pamatkoncepcija ir tāda, ka vieglais klients izmanto zk-SNARK (Groth16), lai izveidotu nemainīga izmēra pierādījumu (derīguma apliecinājumu), ko var efektīvi pārbaudīt Gnosis ķēdē. Pierādījums tiek ģenerēts, izmantojot ārpus ķēdes aprēķinus, kas ietver ķēdes izveidi, kas pārbauda validatoru un to parakstu, un pēc tam ģenerē zk-SNARK pierādījumu. Pēc tam pierādījums un bloka galvene tiek iesniegta viedajam līgumam Gnosis ķēdē pārbaudei.
zk-SNARK pieņemšana palīdz samazināt krātuves pieskaitāmās izmaksas un ķēdes sarežģītību, tādējādi samazinot uzticības pieņēmumus. Tomēr šī pieeja ir īpaši optimizēta Ethereum 2.0 konsensa protokolam un EVM, un, lai to varētu izmantot citos blokķēdes tīklos, var būt nepieciešama lielāka pielāgošanās spēja.
Tieši šī gada jūlijā Succinct Labs sniedza nozīmīgu paziņojumu, apstiprinot, ka tā Ethereum ZK light klients ir oficiāli integrēts galvenajā tīklā, lai uzlabotu Gnosis Omnibridge drošību. Šīs integrācijas rezultātā Succinct Labs nodrošinās Gnosis Omnibridge, kuras kopējā vērtība pašlaik ir bloķēta (TVL) vairāk nekā 40 miljonu ASV dolāru apmērā un līdz šim ir veicinājusi stabilu monētu aktīvu plūsmu vairāk nekā 1,5 miljardu ASV dolāru apmērā.
zkIBC, ko izveidojis Electron Labs
Electron Labs būvē šķērsķēžu tiltu, kura izcelsme ir Cosmos SDK ekosistēma, kas ir ietvars lietojumprogrammām specifiskām blokķēdēm. Tā starpķēžu tilts izmantos IBC (starpķēžu komunikācijas) tehnoloģiju, lai nodrošinātu netraucētu saziņu starp visām neatkarīgajām blokķēdēm, kas definētas sistēmā.
Tomēr vienkārša Cosmos SDK klienta ieviešana Ethereum ir saistīta ar grūtībām. Cosmos SDK izmantotais Tendermint light klients darbojas uz Twisted Edwards Curve (Ed25519), kas ir līkne, kuru Ethereum blokķēde sākotnēji neatbalsta. Tāpēc Ed25519 parakstu pārbaude uz Ethereum BN254 līknes ir dārga un neefektīva. Lai pārvarētu šo šķērsli, Electron Labs izstrādā risinājumu, kura pamatā ir zk-SNARKs tehnoloģija. Šī sistēma ģenerēs ārpus ķēdes paraksta derīguma pierādījumu un pārbaudīs tikai pierādījumu Ethereum ķēdē, efektīvi atrisinot šo problēmu.
Izmantojot šo pieeju, Ed25519 parakstus Cosmos SDK var efektīvi un rentabli pārbaudīt Ethereum blokķēdē, vienlaikus izvairoties no jebkādu papildu uzticamības pieņēmumu ieviešanas. Tomēr viena iespējamā problēma, ar kuru šī pieeja var saskarties, ir latentums. Bloku ģenerēšanas ātrums Cosmos SDK ir 7 sekundes. Lai saglabātu šo ātrumu, ir ievērojami jāsaīsina pārbaudes laiks. Electron Labs plāno atrisināt šo problēmu, izmantojot vairākus datorus, lai vienlaikus ģenerētu pierādījumus un pēc tam apvienotu tos vienā zk-SNARK pierādījumā.
zkBridge, ko piedāvā Polyhedra Network
Salīdzinot ar pārējām divām nozarē vadošajām pārrobežu ķēžu tiltu konstrukcijām, kuru pamatā ir nulles zināšanu pierādījumi, zkBridge izceļas ar savu elastīgo un daudzveidīgo ietvaru, kas atvieglo vairāku lietojumprogrammu izstrādi savā platformā. Tas efektīvi izmanto zk-SNARK, lai izveidotu efektīvu saziņas procesu, ļaujot pārbaudītājam pārliecināt saņēmēju ķēdi, ka nosūtīšanas ķēdē ir notikusi noteikta stāvokļa pāreja. zkBridge sistēma sastāv no diviem galvenajiem komponentiem:
Bloka galvenes pārraides tīkls: šis komponents iegūst bloka galveni no nosūtīšanas ķēdes, ģenerē apliecinājumu bloka galvenes apstiprināšanai un pēc tam pārsūta gan bloka galveni, gan apliecinājumu uz atjaunināšanas līgumu saņemšanas ķēdē.
Atjaunināšanas līgums: šī daļa uztur vieglo klienta stāvokli un automātiski iekļauj to sūtīšanas ķēdes bloka galvenē pēc saistīšanas pierādījuma verifikācijas. Turklāt tas arī atjaunina pašreizējo sūtīšanas ķēdes galvenās ķēdes statusu.
Galvenā atšķirība starp zkBridge un citām nozarē vadošajām pieejām ir tāda, ka zkBridge releju tīklā prasa tikai godīga mezgla klātbūtni un uzņemas zk-SNARK uzticamību.
Galvenais sasniegums šajā būvē ir zk-SNARK paralēlā izmantošanā: Virgo prover (deVirgo), kas ievieš jaunu izplatītu pierādījumu sistēmu, lai paātrinātu pierādījumu ģenerēšanas procesu, un izmanto rekursīvos pierādījumus, lai samazinātu ķēdes pierādījuma verifikācijas izmaksas. deVirgo paļaujas uz GKR protokolu un polinomu saistību shēmu, lai radītu pierādījumus shēmām, kas pārbauda vairākus parakstus. Pēc tam deVirgo pierādījums tiek saspiests caur Groth16 pārbaudītāju un pārbaudīts ar atjaunināšanas līgumu mērķa blokķēdē. Šo pārbaudes sistēmu kombinācija ļauj zkBridge nodrošināt efektīvu starpķēžu komunikāciju, nepaļaujoties uz ārējiem uzticības pieņēmumiem.
zkBridge galvenā tīkla Alpha versija tika izlaista 2023. gada aprīlī, un tagad tā veicina vairāku ķēžu sadarbspēju starp vairākiem L1 un L2 blokķēdes tīkliem, piemēram, BNB Chain, Ethereum un Arbitrum. Uzstājoties ETHCC Paris zkDAY 2023 pasākumā, Polyhedra Network CTO Tiancheng Xie uzsvēra, ka protokols ir piesaistījis vairāk nekā 50 000 ikdienas aktīvo lietotāju un 800 000 ikmēneša aktīvo lietotāju kopš tā galvenā tīkla palaišanas.
Ar savu modulāro arhitektūru zkBridge paver plašas iespējas izstrādātājiem un lietotājiem. Šīs iespējas ietver marķieru savienošanu un apmaiņu, ziņojumapmaiņu un skaitļošanas loģiku, kas pielāgojas stāvokļa izmaiņām starp dažādiem blokķēdes tīkliem.
Apkopojiet
Zk-SNARKs tehnoloģijas iekļaušana starpķēžu tiltu projektēšanā var efektīvi atrisināt ar decentralizāciju un drošību saistītās problēmas. Tomēr tas arī rada skaitļošanas sastrēgumu lielā ķēdes mēroga dēļ. Tā kā uzsvars uz sadarbspēju turpina pieaugt, es uzskatu, ka vairāk izstrādātāju smagi strādās, lai izstrādātu drošu un mērogojamu starpķēžu tiltu tehnoloģiju. Paredzams, ka šiem sasniegumiem būs pozitīva ietekme uz ZK tehnoloģijas vispārējo attīstību un pielietojumu. Tāpēc tuvākajā nākotnē varam sagaidīt ievērojamu progresu pētniecībā, inovāciju ieviešanā un plašāku pārrobežu ķēžu lietojumu ieviešanu.