În domeniul tehnologiei blockchain în dezvoltare rapidă, au fost propuse și implementate multe protocoale, dar fiecare protocol adoptă o metodă de consens diferită - de la dovezi de lucru computaționale la dovezi de miză bazate pe stimulente etc. Încă din primele zile ale blockchain-ului, lichiditatea și activele au fost dispersate treptat între diferite lanțuri din cauza diferențelor de protocoale în diferite aspecte, cum ar fi consensul, securitatea și limbajele de programare. Punțile încrucișate apar ca o soluție la această problemă, reducând fragmentarea și integrând lichiditatea între diverse blockchain-uri. Un astfel de protocol cross-chain bridge este Wormhole, care facilitează circulația criptomonedelor și a jetoanelor nefungibile (NFT) între diferite blockchain-uri de contracte inteligente, cum ar fi Solana și Ethereum.
Riscurile actuale ale podurilor cu lanțuri încrucișate
Podurile cu lanțuri încrucișate pot fi destul de complicate. Asigurarea securității punții sale încrucișate este o provocare importantă, deoarece activele stocate în contracte inteligente sau custozi centrali trebuie protejate. Deoarece fondurile podului sunt stocate central, acesta a fost din punct de vedere istoric o țintă pentru hackeri. Designul evolutiv al punților oferă, de asemenea, oportunități pentru atacatori de a găsi noi vulnerabilități și exploit-uri. În 2022, Wormhole a fost piratat după ce o soluție de securitate a fost încărcată pe Github, provocând o pierdere de 325 de milioane de dolari. Hackerul a reușit și a luat fondurile. Chainalysis raportează că atacurile cu poduri încrucișate au reprezentat 69% din totalul fondurilor furate în 2022.
O altă provocare cu care se confruntă a fost performanța slabă și dependența de entitățile centrale. Punțile actuale cross-chain se confruntă cu probleme de scalabilitate. Pentru a actualiza și ajusta starea ambelor lanțuri, punțile cu lanțuri încrucișate necesită o cantitate mare de putere de calcul și capacitate de stocare, ceea ce duce la o suprasarcină semnificativă. Pentru a ușura această povară, unele punți inter-lanț au trecut la o abordare tip comitet, în care doar un set limitat de validatori (sau chiar doar deținătorii de semne multiple) aprobă transferurile de stat. Cu toate acestea, această abordare îi expune la vulnerabilități și la potențiale atacuri.
Aceste probleme i-au determinat pe dezvoltatori să înceapă să caute soluții alternative, în special cele care folosesc criptografia fără cunoștințe. Printre aceste abordări, folosirea tehnologiei zk-SNARKs elimină necesitatea unui model de comitet, asigurând în același timp scalabilitatea rețelei.
Punte cu lanț încrucișat bazată pe tehnologia zk-SNARKs
În prezent, există mai multe proiecte care dezvoltă soluții de punte tehnologică ZK în diferite ecosisteme și etape de dezvoltare, cum ar fi:
Succinct Labs
zkIBC de Electron Labs
zkBridge de Polyhedra Network
Aceste inițiative folosesc tehnologia zk-SNARKS pentru a revoluționa proiectarea podurilor cu lanțuri transversale. Cu toate acestea, pentru a implementa cu succes toate aceste abordări, o cerință cheie este un protocol ușor de client - o bucată de software care se conectează la noduri complete și facilitează interacțiunea cu blockchain-ul. Acest protocol asigură că nodurile pot sincroniza eficient anteturile blocurilor cu starea blockchain confirmată.
Când se aplică tehnologia zk-SNARKs la podurile cu lanțuri încrucișate, apar două provocări principale. În primul rând, punțile cu lanțuri încrucișate necesită o scară de circuit mai mare decât rollup-urile. În al doilea rând, trebuie rezolvată problema minimizării stocării în lanț și a supraîncărcării de calcul.
Succinct Labs
Succinct Labs dezvoltă un client ușor pentru consensul PoS (dovadă de miză) al Ethereum 2.0, creând o punte încrucișată între Gnosis și Ethereum, minimizată cu încredere. Această punte de lanț încrucișat valorifică eficiența zk-SNARKS pentru a verifica dovezile validității consensului în lanț într-un mod concis.
Configurarea implică un comitet sincronizat de 512 validatori, care sunt selectați aleatoriu la fiecare 27 de ore. Acești validatori sunt responsabili pentru semnarea fiecărui antet de bloc în perioada de timp atribuită. Starea Ethereum este considerată validă dacă mai mult de ⅔ dintre validatorii săi semnează fiecare antet de bloc. Procesul de verificare include în principal verificarea următoarelor:
1. Merkle proof of block header
2. Dovada Merkle de validatori în comitetul de sincronizare
3. Semnătura BLS pentru a asigura rotația corectă a comitetelor de sincronizare
Acest proces implică costuri de calcul semnificative, deoarece conceptul de bază este că clientul ușor utilizează zk-SNARK (Groth16) pentru a crea o dovadă de dimensiune constantă (dovada de valabilitate) care poate fi verificată eficient pe lanțul Gnosis. Dovada este generată prin calcul în afara lanțului, care implică construirea unui circuit care verifică validatorul și semnătura lor și apoi generarea unei dovezi zk-SNARK. Dovada și antetul blocului sunt apoi trimise unui contract inteligent pe lanțul Gnosis pentru verificare.
Adoptarea zk-SNARK ajută la reducerea supraîncărcării de stocare și a complexității circuitului, reducând astfel ipotezele de încredere. Cu toate acestea, această abordare este optimizată în mod special pentru protocolul de consens Ethereum 2.0 și EVM și poate necesita o adaptabilitate mai mare pentru a fi aplicabilă altor rețele blockchain.
Chiar în iulie a acestui an, Succinct Labs a făcut un anunț major, confirmând că clientul său light Ethereum ZK a fost integrat oficial în rețeaua principală pentru a spori securitatea Gnosis Omnibridge. Această integrare va face ca Succinct Labs să asigure Gnosis Omnibridge, care în prezent are o valoare totală blocată (TVL) de peste 40 de milioane de dolari și a facilitat fluxuri de active de monede stabile de peste 1,5 miliarde de dolari până în prezent.
zkIBC de Electron Labs
Electron Labs construiește o punte încrucișată care provine din ecosistemul Cosmos SDK, un cadru pentru blockchain-uri specifice aplicației. Puntea sa încrucișată va folosi tehnologia IBC (Inter-Chain Communication) pentru a permite comunicarea fără întreruperi între toate blockchain-urile independente definite în cadru.
Cu toate acestea, implementarea unui client ușor al SDK-ului Cosmos în Ethereum este plină de dificultăți. Clientul light Tendermint folosit de Cosmos SDK rulează pe curba Twisted Edwards (Ed25519), care este o curbă pe care blockchain-ul Ethereum nu o suportă în mod nativ. Prin urmare, verificarea semnăturilor Ed25519 pe curba BN254 a lui Ethereum este costisitoare și ineficientă. Pentru a depăși acest obstacol, Electron Labs dezvoltă o soluție bazată pe tehnologia zk-SNARKs. Acest sistem va genera o dovadă în afara lanțului a validității semnăturii și va verifica doar dovada pe lanțul Ethereum, rezolvând eficient această problemă.
Prin această abordare, semnăturile Ed25519 din SDK-ul Cosmos pot fi verificate eficient și rentabil pe blockchain-ul Ethereum, evitând în același timp introducerea oricăror ipoteze suplimentare de încredere. Cu toate acestea, o problemă potențială cu care se poate confrunta această abordare este latența. Rata de generare a blocurilor în SDK-ul Cosmos este de 7 secunde Pentru a ține pasul cu această rată, timpul de probă trebuie scurtat semnificativ. Electron Labs intenționează să rezolve această problemă utilizând mai multe computere pentru a genera dovezi simultan și apoi îmbinându-le într-o singură dovadă zk-SNARK.
zkBridge de Polyhedra Network
În comparație cu celelalte două construcții de poduri cu lanțuri încrucișate, lider în industrie, bazate pe dovezi fără cunoștințe, zkBridge se remarcă prin cadrul său flexibil și divers, care facilitează dezvoltarea mai multor aplicații pe platforma sa. Utilizează eficient zk-SNARK-urile pentru a stabili un proces de comunicare eficient, permițând probatorului să convingă lanțul de recepție că a avut loc o anumită tranziție de stare pe lanțul de trimitere. Cadrul zkBridge constă din două componente cheie:
Rețeaua releu antet bloc: Această componentă obține antetul blocului din lanțul de trimitere, generează o dovadă pentru validarea antetului blocului și apoi transmite atât antetul blocului, cât și dovada contractului de actualizare pe lanțul de recepție.
Actualizare contract: Această parte menține o stare de client ușoară și o încorporează automat în antetul blocului al lanțului de trimitere după ce este verificată dovada asocierii. În plus, menține actualizată și starea actuală a lanțului principal al lanțului de trimitere.
Principala diferență dintre zkBridge și alte abordări lider în industrie este că zkBridge necesită doar prezența unui nod onest în rețeaua de releu și presupune fiabilitatea zk-SNARK-urilor.
Un progres cheie în această construcție constă în utilizarea paralelă a zk-SNARK-urilor: proba Virgo (deVirgo), care introduce un nou sistem de dovezi distribuite pentru a accelera procesul de generare a dovezilor și utilizează dovezi recursive pentru a reduce costul verificării probelor în lanț. de. deVirgo se bazează pe protocolul GKR și pe o schemă de angajare polinomială pentru a genera dovezi pentru circuitele care verifică semnăturile multiple. Dovada deVirgo este apoi comprimată prin probatorul Groth16 și verificată prin contractul de actualizare pe blockchain-ul țintă. Combinația acestor sisteme de verificare îi permite zkBridge să permită o comunicare eficientă între lanțuri, fără a se baza pe ipotezele de încredere externe.
Versiunea Alpha a rețelei principale a zkBridge a fost lansată în aprilie 2023 și facilitează acum interoperabilitatea cross-chain între mai multe rețele blockchain L1 și L2, cum ar fi BNB Chain, Ethereum și Arbitrum. Vorbind la evenimentul ETHCC Paris zkDAY 2023, CTO al Polyhedra Network, Tiancheng Xie, a subliniat că protocolul a atras peste 50.000 de utilizatori activi zilnic și 800.000 de utilizatori activi lunar de la lansarea rețelei sale principale.
Cu arhitectura sa modulară, zkBridge deschide posibilități vaste pentru dezvoltatori și utilizatori. Aceste posibilități includ legătura și schimbul de token, mesagerie și logica de calcul care se adaptează la schimbările de stare între diferite rețele blockchain.
Rezuma
Încorporarea tehnologiei zk-SNARKs în proiectarea podurilor încrucișate poate rezolva în mod eficient problemele legate de descentralizare și securitate. Cu toate acestea, acest lucru creează, de asemenea, un blocaj de calcul din cauza scării mari de circuit implicate. Pe măsură ce accentul pe interoperabilitate continuă să crească, cred că mai mulți dezvoltatori vor lucra din greu pentru a dezvolta tehnologia cross-chain bridge sigură și scalabilă. Se preconizează că aceste evoluții vor avea un impact pozitiv asupra progresului general și aplicării tehnologiei ZK. Prin urmare, ne putem aștepta la progrese semnificative în cercetare, implementarea inovației și adoptarea mai largă a aplicațiilor cross-chain în viitorul apropiat.