PRO:去中心化的Prover如何實現？Opside 創新性提出 ZKP的兩步提交算法_DCASH

原文來源：OpsideTeam

為什么我們需要去中心化的prover

當前，以太坊主網上已經有多個ZK-Rollups在運行了。然而ZK-Rollup的去中心化設計仍然處于早期階段。我們目前都聚焦在Sequencer的去中心化問題上，大部分人都忽略了，實際上目前絕大部分的ZK-Rollup項目都沒有實現去中心化的prover。

對于ZK-Rollup來說，中心化的prover仍然是安全的，并且也不像中心化的sequencer那樣會帶來審查的問題。但是中心化的prover也會引發很多問題。首先，如果只有一個prover，那么單節點宕機就會造成整個ZK-Rollup的有效性證明無法提交，從而給交易的最終確定性造成影響。其次，中心化的prover成本高昂，無法承擔未來海量的ZK-Rollup的算力需求。最后，從經濟的角度來說，中心化的prover獨享了一部分收益，這在代幣經濟學上來說，實際上是不公平的。

IOG和愛丁堡大學合作開發去中心化指數:金色財經報道，Input Output Global (IOG) 是與英國愛丁堡大學合作，開發區塊鏈行業的第一個'去中心化指數'。EDI將是一個實時跟蹤器，以持續計算和審查的方法為基礎，計算由愛丁堡大學的一個團隊進行。[2022/11/18 13:22:36]

去中心化prover的挑戰

去中心化prover能很好地解決以上的問題，但是也帶來一些挑戰，這也是為什么最近上線的幾個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來提交ZKP，zkSyncera也是類似。

從技術細節上來講，ZK-Rollup的智能合約驗證ZKP的時候，需要原始的proof數據，這就可能引發各種不同的鏈上攻擊行為。例如，某一個prover提交計算出來的ZKP到鏈上合約時，需要發一筆L1的交易。當這個prover發出的交易廣播到交易池中，攻擊者就可以看到原始proof數據，攻擊者可以設置一個更高的gas費來發交易，從而優先打包到區塊中，來獲取PoW獎勵。

去中心化身份平臺Trinsic完成850萬美元種子輪融資，Georgian領投:6月29日消息，去中心化身份平臺Trinsic宣布完成850萬美元種子輪融資，Georgian領投，JonGelsey（Auth0創始首席執行官）、Frederic Kerrest（執行Okta的副主席、聯合創始人兼首席運營官）、Kickstart SeedFund、Founder'sCo-op、Osage Venture Partners、Forward VC和其他天使投資人等參投。

據悉，該筆融資是截至目前去中心化身份垂直領域中規模最大的一筆種子輪融資。Trinsic利用去中心化技術和自我主權原則幫助開發人員更快、更輕松、更可靠地構建基于用戶控制身份的基礎設施，其客戶包括數十家銀行、保險公司、汽車品牌、政府機構和初創公司。（businesswire）[2022/6/29 1:40:12]

此外，由于prover之間是依靠算力來競爭，沒有一個可信的身份識別機制，也很難建立一個通信機制。不同的礦工有可能做重復的工作，從而造成算力的浪費。

去中心化游戲工作室MetaXSeed將在Polygon上發布:2月12日消息，去中心化游戲工作室和Launchpad MetaXSeed發推稱，將在Polygon上發布。[2022/2/12 9:47:40]

Opside提出了一個ZKP兩步提交算法，來實現了prover的去中心化。這種算法既能夠防止ZKP搶跑攻擊，又可以讓更多的礦工獲得獎勵，從而鼓勵更多的礦工在線，并提供穩定、持續的ZKP算力。

對于某個sequence，prover計算出ZKP之后，首先計算的hash，并向鏈上智能合約提交hash和address。其中，proof是某一個sequence的零知識證明，address是該prover的地址

假設在第1個prover在第T個區塊提交了hash，則在第T10區塊以內，還可以接受其他prover提交hash，沒有數量限制。第T11區塊及之后，不再接受新的prover提交hash

去中心化交易平臺DeversiFi宣布推出DeFi Pooling:4月30日消息，去中心化交易平臺DeversiFi宣布推出DeFi Pooling，直接借出到Layer-2協議，即時、隱私并且0 gas。[2021/4/30 21:13:53]

第T11區塊及之后，允許任何prover提交ZKP。只要有一個ZKP通過驗證，那么就可以根據該ZKP對所有提交過的hash進行校驗。校驗通過的prover都可以得到PoW獎勵，獎勵金額按照礦工質押量的比例來分配。

如果在第T20區塊之前，都沒有ZKP通過驗證，則所有提交過hash的prover都將被slash。此時該sequence重新開放，允許提交新的hash，回到第1步

掌柜調查署丨王東臨：去中心化數字身份不用擔心賬號被掠奪:在今日的掌柜調查署上，針對“互聯網和區塊鏈的數字身份有何不同之處？”的提問，YottaChain創始人王東臨發言指出：互聯網上的是中心化的數字身份，區塊鏈上可以打造去中心化的數字身份。中心化的數字身份依賴于一個中心化的機構，這個機構可以掌控你的身份，甚至可以隨時封你的賬號。去中心化數字身份讓用戶自己掌握身份，再也不用擔心被封號，也不用擔心賬號里的資產被中心化平臺所掠奪。[2020/3/16]

舉一個例子，假設Opside中每個L2區塊的PoW獎勵是128IDE，當前總共有64個Rollupslots，那么每一個Rollupsequence分配到的PoW獎勵是2IDE。如果先后有A,B,C3個礦工為一個sequence提交了正確的ZKP，且A,B,C3個礦工的礦工質押量分別為200K，500K，300K。那么，A,B,C可以獲得的PoW獎勵分別為0.4IDE，1IDE，0.6IDE。

prover提交了錯誤的hash

對于某個sequence，如果沒有對應的ZKP通過驗證，則所有提交過hash的prover都將被懲罰

罰沒的token將被燒毀。

關于ZKP的兩步提交機制更多的細節與考量，請讀者參閱官方文檔。prover質押以及懲罰的具體數字在未來可能會改動。

為什么允許多個prover提交hash？如果第一個hash的提交者才能獲得獎勵，那么第一個prover提交了hash之后，其他prover就沒有動力提交proof。如果一個惡意攻擊者提交hash之后遲遲不提交proof，那么會阻礙整個sequence被驗證的速度。因此應當允許多個prover獨立且并行地提交hash，以避免ZKP的驗證被單個攻擊者壟斷。

為什么需要設置一個時間窗口？假設任何人在提交了hash之后可以立即提交proof，那么該proof仍然有可能被搶跑。因為攻擊者會立即提交一個與自己地址關聯的hash，隨后提交proof，從而獲取獎勵。設置時間窗口之后，提交過hash的prover就沒有動力在此時間窗口內提交proof，從而避免了proof被攻擊者利用的可能。

為什么要按照質押量來分配PoW獎勵？在一個時間窗口內，允許多個prover為同一個sequence提交hash。實際上，礦工可以利用自己生成的proof提交多個hash，從而占有大部分甚至所有PoW獎勵。為了避免這種攻擊行為，一個sequence的PoW獎勵將按照礦工質押量的比例來分配。

總結與規劃

本文提出的ZKP兩步提交算法，在實現了prover去中心化的同時，能很好地規避針對prover的搶跑攻擊，并鼓勵更多的礦工提供穩定、持續的ZKP算力。最初的版本將在Opside的Pre-alphatestnet上線。在未來，Opside也將在更多ZKP的挖礦領域進行更多創新。例如：

根據整個網絡的ZKP算力供需關系，動態調整PoS與PoW的獎勵分配比例

根據ZK-Rollup類型、Rollup交易數量、gas使用量等進行工作量預估，建立Rollupbatch的個性化定價機制

應用開發者對所屬Rollup的ZKP生成進行補貼，以激勵礦工提供算力

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