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

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。

Blockchain Bets 推出去中心化體育交易和在線游戲平臺:金色財經報道，Blockchain Bets宣布推出去中心化體育交易和在線游戲平臺，該平臺建立在成功的 World Cup Inu 代幣的成功之上，提供多個選項。除了體育交易，Blockchain Bets還提供多種互動游戲供玩家碰碰運氣。\u2028[2023/1/9 11:01:55]

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。

孫宇晨：USDD升級為去中心化超抵押穩定幣，對加密領域乃至全世界都具有劃時代意義:據官方最新消息，波場TRON創始人孫宇晨正在一直播就USDD升級為去中心化超抵押穩定幣進行直播分享。

直播中，孫宇晨表示：此次波場USDD重磅升級為全世界首個去中心化超抵押穩定幣，對整個加密領域、金融市場乃至全世界都具有劃時代意義。USDD將憑借其超高的質押率，波場公鏈的億級用戶以及BitTorrent Chain的跨鏈支持，觸達全球更廣泛的區塊鏈用戶，推動穩定幣徹底去中心化。另一方面，USDD的升級也將給超額抵押穩定幣市場帶來良性競爭，Maker（DAI）一家獨大的格局將被打破。[2022/6/6 4:06:35]

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。

基于Solana的去中心化衍生品交易平臺01宣布支持UST作為抵押品:2月22日消息，基于 Solana 的去中心化衍生品交易平臺 01 宣布支持 UST 作為抵押品。UST 是 Terra 發行的 Stablecoin，將是 01 交易平臺支持的第 6 種抵押品。[2022/2/22 10:07:27]

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。

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。

ASS正式上線HECO及MDEX去中心化交易所:據官方消息，ASS正式上線HECO及MDEX去中心化交易所，ASS（驢幣）是HECO首個動物社區自治幣，已通過靈蹤安全審計，并上線MDEX白名單。

ASS總量1萬億，無私募無預挖，將于2021年5月11日20:30正式開始流動性挖礦。[2021/5/11 21:49:34]

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

現場 | Fabio C.Canesin：實現去中心化交易需革新UI、線下交易與線上狀態通道相結合:金色財經現場報道，NEO DevCon 2019開發者大會今日在西雅圖舉行，Nash 聯合創始人 Fabio C.Canesin做了“每個人的分布式金融”主題演講。Fabio C.Canesin表示，現在99%的加密貨幣交易在中心化交易所上進行，但是在中心化交易所擁有的不是真正的加密貨幣而是加密貨幣的一種表現形式。我們需要去中心化交易所去時刻掌控自己的數字貨幣，需要去中心化安全與真正的速度和功能相結合，實現目標需要革新的UI、線下交易匹配與線上的狀態通道相結合。[2019/2/18]

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

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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