Введение в выровненный слой

Введение в выровненный слой

На ранних этапах Ethereum не был специально разработан для технологии доказательства нулевого знания (ZK-Proofs). Поскольку технология блокчейн продолжает развиваться, интеграция новых функций в Ethereum для улучшения его системы подтверждения стала технически сложным и медленным процессом. Сталкиваясь с этими проблемами, проект Aligned Layer нацелен на преобразование Ethereum в высокопроизводительную и экономичную платформу верификации SNARK.

Aligned Layer стремится расширить возможности Zero-Knowledge Proof Ethereum, интегрируя разнообразные и инновационные функции в экосистему Ethereum. Проект использует методы проверяемых вычислений и функции безопасности Ethereum для создания инфраструктуры для будущих приложений без доверия.

С помощью выровненного слоя процесс проверки подтверждения Ethereum станет быстрее и экономически более эффективным, с ожидаемым снижением затрат на проверку на 90%. Это значительное снижение затрат повышает эффективность обработки и снижает экономические барьеры для участия пользователей, позволяя большему числу разработчиков и пользователей получать преимущества.

Aligned Layer — это эффективный уровень проверки, построенный на базе EigenLayer. Он использует механизм стейкинга EigenLayer для обеспечения экономической безопасности и доверия. Это позволяет Aligned Layer достигать низкой стоимости и высокой эффективности проверки путем агрегации и проверки нескольких систем доказательств без изменения основного протокола Ethereum. В то же время EigenLayer способствует открытому инновационному процессу на Ethereum, позволяя разработчикам внедрять новые технологии доказательства для улучшения масштабируемости и гибкости системы.

Вступление в Основатели

Команда состоит из четырех участников: первый слева - основатель Роберто Хосе Каталан, который окончил Буэнос-Айресский институт технологии. Он является старшим разработчиком программного обеспечения в LambdaClass и основал Yet Another Company. Второй слева - Федерико Карроне, который посвятил себя развитию и инновациям в экосистеме Ethereum. Третий слева - основатель и директор по исследованиям Aligned Layer Диего Кингстон. Четвертый слева - основатель и директор по инженерии Мауро Тоскано, который успешно продвигает техническое направление проекта и стратегии его реализации.

Источник: Выровненный слой

Введение в доказательства нулевого разглашения

Введение в доказательства нулевого разглашения

Доказательства с нулевым разглашением (ZKP) - это математические алгоритмы, представленные в 1985 году в статье “The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems” Шафи Гольдвассер и другими. В доказательстве с нулевым разглашением доказывающая сторона предоставляет математическое доказательство, которое может сгенерировать только она, в то время как проверяющая сторона может использовать это доказательство для подтверждения правдивости утверждения. Однако проверяющая сторона не может использовать доказательство для восстановления исходной информации.

Таким образом, доказательства об отсутствии информации полезны при работе с чувствительной информацией или когда доказывающая сторона не хочет, чтобы проверяющая сторона имела доступ к деталям. Например, многие проекты DeFi используют ZKP для обеспечения улучшенной конфиденциальности и безопасности для пользователей, применяя его в областях, таких как кредиты, заимствование и транзакции.

Кроме того, важно отметить, что доказательства нулевого знания являются вероятностными, а не детерминированными доказательствами, но определенные техники могут снизить уровень ошибок до пренебрежимого уровня.

Характеристики доказательств нулевого разглашения

Полнота: Если утверждение верно, честный доказатель всегда сможет убедить честного проверяющего. Другими словами, «истинные утверждения не могут быть ложными». Правильное утверждение должно убедить проверяющего.

Здравомыслие: Если утверждение ложное, в большинстве случаев доказывающий, пытающийся обмануть, не может заставить честного проверяющего поверить в ложное утверждение. Другими словами, «ложные утверждения не могут быть истинными».

Zero-Knowledge: Если утверждение верно, после подтверждения истины утверждения проверяющий не может получить никакой дополнительной информации, кроме факта, что утверждение верно. Такой подход защищает конфиденциальность доказывающего и предотвращает возможные утечки информации.

Примеры доказательств нулевого разглашения

Проверка личности

В интернете подтверждение личности часто требует предоставления чувствительной информации, такой как имя и дата рождения, что может привести к утечке персональных данных. Мы можем создать уникальный криптографический цифровой идентификатор для каждого пользователя с помощью технологии блокчейн, установив децентрализованную систему верификации личности. Эта система гарантирует, что доказательство личности не может быть подделано или злоупотреблено без ведома пользователя. Доказательства нулевого знания позволяют пользователям эффективно доказать свою личность, не раскрывая личную информацию, значительно упрощая процесс верификации и снижая риск централизованного хранения данных. Кроме того, доказательства нулевого знания могут использоваться для создания частных систем репутации, позволяя пользователям использовать доказательства репутации с платформ, таких как Facebook, Twitter и GitHub, не раскрывая конкретные учетные записи в социальных сетях.

Анонимные платежи

В традиционных системах платежей детали транзакций часто попадают в руки нескольких сторон, включая платежные сервисы, банки и государственные агентства, что может нарушить конфиденциальность пользователей. В то время как криптовалюты используют транзакции между пиринговыми участниками для избежания мониторинга третьей стороной, большинство публичных блокчейнов отображают транзакции публично. Это означает, что даже с использованием анонимных адресов, люди могут отслеживать конкретные транзакции через связь адресов или процедуры KYC биржи. Как только известен адрес кошелька, его баланс и история транзакций становятся видимыми.

Технология доказательства нулевого знания предлагает анонимные платежные решения на трех уровнях: конфиденциальные монеты, конфиденциальные приложения и блокчейны, ориентированные на конфиденциальность. Например, конфиденциальные монеты, такие как Zcash, используют технологию доказательства нулевого знания для скрытия деталей транзакций, включая адреса отправителя и получателя, суммы транзакций и временные метки. Аналогично, Tornado Cash, децентрализованное приложение, построенное на Ethereum, использует доказательства нулевого знания для затруднения прослеживаемости деталей транзакций, тем самым улучшая конфиденциальность транзакций.

Важные разработки в ZK (нулевом знании)

zk-SNARKs

ZK-SNARKs - это специализированная технология доказательства нулевого разглашения, которая позволяет верификацию без раскрытия дополнительной информации о заявлении. Эта технология была применена в блокчейн-системах платежей, таких как Zcash и JPMorgan.

Кроме того, ZK-SNARKs повышают эффективность и масштабируемость блокчейн-сетей. В традиционных блокчейнах для обеспечения корректности транзакций каждый узел должен повторно проверять каждую транзакцию, что занимает много времени и ограничивает масштабируемость сети. ZK-SNARKs избегают необходимости повторного воспроизведения узлами шага за шагом, проверяя правильность вычислений вне цепи. Это снижает необходимость хранения данных о транзакциях и значительно улучшает скорость обработки сети.

Использование ZK-SNARKs требует одноразового процесса доверенной установки, при котором генератор ключей использует алгоритмы и секретные параметры для создания двух важных открытых ключей: одного для создания доказательств и другого для верификации. Этот процесс несет потенциальные риски, такие как утечка секретных параметров, которые могут быть использованы для создания ложных доказательств. Поэтому академическое сообщество активно исследует способы устранения зависимости от доверенной установки в ZK-SNARKs для повышения безопасности.

zk-Rollups

Zero-Knowledge Rollup относится к использованию технологии доказательства нулевого знания для перемещения вычислений за пределы сети, тем самым снижая нагрузку на сеть. В качестве «решения масштабирования» Layer 2 для Ethereum, это может значительно увеличить пропускную способность транзакций при сохранении низких комиссий за транзакцию. Например, в 2022 году BNB Chain запустила тестовую сеть zkBNB на основе архитектуры zkRollup. zkBNB объединяет сотни транзакций за пределами сети в единую пакетную операцию и генерирует криптографическое доказательство для подтверждения правильности всех транзакций. Эта технология обеспечивает баланс между масштабируемостью и безопасностью, что делает ее подходящей для сред, требующих масштабных и низколатентных транзакций.

Первоначально разработанная Ethereum Virtual Machine (EVM) не предусматривала использование технологии доказательства нулевого знания. Основатель Ethereum Виталик Бутерин считает, что техническая реализация zk-Rollup относительно сложна в краткосрочной перспективе.

Проблемы zk-Rollup и Aligned Layer

zk-RollUp по-прежнему сталкивается с несколькими проблемами, включая ликвидность и разброс пользователей, более высокие затраты на верификацию из-за ограничений EVM и сложности сопровождения инноваций системы доказательств. Другими словами, текущая инфраструктура не предназначена для универсальной верификации. EigenLayer позволяет разработчикам создавать новые протоколы на доверительном слое Ethereum, преодолевая ограничения EVM и способствуя открытому инновационному процессу. Можно внедрить новую инфраструктуру для ускорения развития Ethereum без изменения базового протокола.

Aligned Layer, как универсальный уровень проверки, стремится стать основной инфраструктурой для сети путем создания специально разработанного уровня для zk-доказательств. Это позволяет разработчикам получить доступ к быстрой, экономичной, масштабируемой децентрализованной сети проверки. Благодаря функции перестраховки EigenLayer Ethereum будет поддерживаться. Такой подход снижает зависимость от волатильных цен и улучшает мосты и общий пользовательский опыт. Кроме того, Aligned Layer стимулирует инновации в Ethereum через проверяемые вычисления, интеграцию новых систем настраиваемых доказательств, снижение затрат на проверку и улучшение удобства использования для разработчиков, тем самым способствуя инновациям в новых доверительных приложениях.

Трудности существующих технологий

Недостатки оригинальных блокчейнов

Недостатком исходно разработанных блокчейнов является то, что добавление большего количества оборудования не делает систему быстрее. Это происходит потому, что каждый узел должен повторно выполнять вычисления. Доказательства нулевого знания (ZK-доказательства) решают эту проблему, позволяя быстро проверять сложные вычисления с помощью дополнительного оборудования. Основная идея доказательств нулевого знания заключается в проверке короткой строки (обычно порядка кБ, гораздо меньшей, чем вся информация, необходимая для доказательства утверждения), что позволяет уменьшить время проверки по логарифмической шкале относительно масштаба вычислений, O(log n), где (n) - количество вычислительных шагов.

Хотя теоретически это было понятно уже давно, практическая выполнимость появилась только после 2014 года. С тех пор произошел взрывной рост криптографии и теории доказательств, с развитием таких областей, как различные конечные поля, эллиптические кривые, хэш-функции и схемы полиномиальной привязки. Эти разработки привели к компромиссам во времени доказательства и проверки, а также в размерах доказательств.

Слой нулевого доказательства 2 (zk-rollups)

Решения нулевого уровня знаний (такие как zkSync, Starknet и Polygon) расширяют возможности Ethereum, делая его быстрее и дешевле, сохраняя при этом гарантии безопасности.

• ZK-rollups более эффективно используют блочное пространство, снижая затраты.
• Роллапы передают выполнение задач одному или группе узлов, доказывая вычисления Ethereum через EVM контракты и полагаясь на криптоэкономические и криптографические гарантии для доверия Ethereum.

Однако они также создают проблемы с ликвидностью и фрагментацией пользователей, такие как необходимость мостовых соединений, что увеличивает затраты и усложняет опыт пользователей. С текущими решениями, если вы создаете приложения на основе верифицируемых вычислений, вы можете создавать только приложения, доверяемые слою верифицируемых вычислений. EigenLayer позволяет создавать приложения, наследующие доверие Ethereum, без необходимости создавать приложения поверх самого блокчейна. Вы можете использовать различные механизмы консенсуса для создания новых блокчейнов.

Более того, EigenLayer поддерживает создание децентрализованных систем, таких как мосты, доступность данных, MEV, и даже слои ZK-проверки (такие как его Aligned Layer). Короче говоря, EigenLayer использует другие решения, чем другие решения Layer 2, для расширения функциональности Ethereum.

Инновации EigenLayer

Механизм перевода вновь

EigenLayer представляет новый механизм перестейкинга, который позволяет стейкерам Ethereum использовать одни и те же активы в стейкинге для участия в нескольких приложениях, известный как активно проверяемые услуги (AVS). Стейкеры могут получать дополнительные вознаграждения от нескольких приложений без значительных дополнительных затрат, тем самым повышая свое участие и общую безопасность сети.

Разнообразные сценарии применения: EigenLayer поддерживает создание различных приложений, включая слои доступности данных, децентрализованные последователи, оракулы, управление MEV с согласия пользователей и быстрые мосты для Rollups. Это разнообразие не только расширяет функциональность экосистемы Ethereum, но и предоставляет разработчикам более гибкую платформу для инноваций, позволяющую разрабатывать более эффективные решения, отвечающие различным потребностям.

Расширение возможностей Ethereum

EigenLayer позволяет разработчикам создавать новые протоколы и приложения на уровне доверия Ethereum, не запуская их непосредственно на блокчейне Ethereum. Это позволяет разработчикам использовать безопасность и основу доверия Ethereum, свободно выбирая различные механизмы консенсуса и параметры дизайна, тем самым достигая более эффективных решений для блокчейна. Например, разработчики могут создавать новые блокчейны, которые получают преимущества от доверия Ethereum, предлагая при этом большую гибкость в производительности и стоимости.

Повышение эффективности верификации

Механизм повторного ставки EigenLayer значительно улучшает эффективность верификации, делая процесс верификации быстрее и более экономичным. Этот механизм позволяет объединять несколько результатов верификации в один доказательство, что значительно снижает вычислительные ресурсы и затраты, необходимые для индивидуальных верификаций. Этот объединенный подход к верификации не только улучшает масштабируемость системы, но также увеличивает общую эффективность процесса верификации, что позволяет приложениям блокчейн работать более плавно.

Пояснение архитектуры выровненного слоя

Основные компоненты выровненного слоя

• Выровненный слой: получает доказательства от различных систем доказательств, проверяет их, отправляет окончательные результаты в Ethereum и публикует данные в слой доступности данных (DA).
• Слой доступности данных (DA Layer): Предоставляет хранение различных доказательств, обеспечивая доступность и сохранность данных.
• Проверщики общего доказательства: периодически извлекают доказательства из слоя DA и генерируют доказательства для всех проверок. Эти общие проверщики могут быть основаны на виртуальных машинах, таких как SP1, Risc0 или Nexus, которые могут проверять выполнение общего кода Rust. Итоговые доказательства верификации хранятся в рекурсивном дереве для агрегации и сжатия размеров доказательств.
• Ethereum: Предоставляет источник доверия и ликвидности, получая результаты верификации из Aligned Layer.

Источник: Белая книга Aligned Layer

Источник: Белая книга Aligned Layer

Процесс верификации

Менеджер задач публикует доказательства в слой DA и создает новую задачу на Ethereum, отправляя хеш-значение доказательства и необходимые метаданные. Операторы извлекают задачу из Ethereum, получают доказательство из слоя DA, а затем отправляют результаты верификации агрегатору. Агрегатор проверяет результаты и публикует их в блокчейне Ethereum.

Источник: белая книга Aligned Layer

Механизм штрафов

Для обеспечения соответствующих стимулов участникам децентрализованной сети проект вводит механизм сокращения для наказания участников за злонамеренную деятельность при ее обнаружении. Этот механизм все еще находится в стадии разработки в большинстве активно валидируемых сервисов (AVS) от EigenLayer. Краткосрочное решение требует согласия двух третей операторов в сети и результатов, которые должны быть опубликованы на Ethereum. Операторы, не достигшие согласия, будут наказаны за противодействие результатам, согласованным большинством сети. Хотя этот механизм неполон, учитывая, что клиентское программное обеспечение Aligned Layer будет легким и требовать меньше аппаратных ресурсов, сеть может вместить больше участников для достижения децентрализации. Чем более децентрализована сеть, тем выше вероятность того, что большинство участников будут действовать честно.

Двойная модель стейкинга

Командой проекта была предложена модель двойного стейкинга. Сначала требуется использование Ethereum (ETH) и повторный стейкинг от EigenLayer для запуска сети Proof of Stake (PoS). Эта фаза направлена на использование существующих ресурсов и доверия Ethereum для обеспечения начальной работы и безопасности сети. Во второй фазе вводятся собственные токены как часть любой критической инфраструктуры для обеспечения прав управления, что делает стоимость нарушения деятельности сети и безопасности очень высокой. Модель двойного стейкинга обеспечивает высокую безопасность и активность сети. Введение собственных токенов для децентрализованного управления улучшает прозрачность и участие в принятии решений о значительных структурных изменениях, обеспечивая стабильную работу сети и долгосрочную устойчивость.

Заключение

Цель выровненного слоя заключается в решении проблем, связанных с тем, что изначально он не был разработан для доказательств в нулевом знании (ZK-Proofs) и преобразования Ethereum в эффективную и экономичную платформу верификации SNARK. Выровненный слой использует механизм повторного стейкинга EigenLayer для обеспечения экономической безопасности и источника доверия, позволяя достичь низкозатратных и эффективных процессов верификации путем агрегирования и верификации нескольких систем доказательств без изменения базового протокола Ethereum. EigenLayer позволяет разработчикам создавать новые протоколы и приложения на уровне доверия Ethereum, способствуя открытому инновационному процессу и внедрению новых технологий доказательств, улучшая масштабируемость и гибкость системы.