Mạng Chứng minh: Kết nối các Đơn vị đồng xử lý với Blockchain

Mạng chứng minh là gì?

Một mạng lưới chứng minh là một lớp hạ tầng ngoài chuỗi giúp phối hợp việc tạo ra, xác minh và chuyển giao các chứng minh không có kiến thức (zero-knowledge proofs) trên các ứng dụng blockchain. Nó đóng vai trò như một kết nối giữa các bộ đồng xử lý ZK và lớp blockchain, đảm bảo rằng các chứng minh được tạo ra ngoài chuỗi có thể được xác thực hiệu quả trên chuỗi một cách quy mô và phi tập trung.

Các bộ đồng xử lý ZK có khả năng tạo ra các chứng minh mật mã cho các phép toán tùy ý. Tuy nhiên, các hệ thống này cần một cách để định tuyến các chứng minh đến các môi trường on-chain phù hợp, quản lý các phụ thuộc dữ liệu và đảm bảo rằng các chứng minh được tạo ra đúng thời gian và với tính toàn vẹn. Các mạng chứng minh giải quyết những nhu cầu này bằng cách hoạt động như các lớp phi tập trung hoặc một phần phi tập trung quản lý các prover, verifier và các thành phần phối hợp liên quan.

Thay vì để mỗi hợp đồng thông minh, rollup, hoặc ứng dụng thiết lập cơ sở hạ tầng prover riêng biệt, các mạng chứng nhận cho phép nhiều thực thể truy cập vào một hệ sinh thái prover chung. Điều này giảm thiểu sự trùng lặp, hạ thấp chi phí, và tạo ra một hệ sinh thái mô-đun và có thể kết hợp hơn cho các ứng dụng zero-knowledge.

Cách họ kết nối các bộ đồng xử lý và hợp đồng thông minh

Vai trò của một mạng chứng minh là nhận một chứng minh được tạo ra bởi một bộ đồng xử lý ZK và chuyển nó đến một trình xác minh trên chuỗi trong một định dạng có thể được tiêu thụ bởi các hợp đồng thông minh. Quá trình này liên quan đến một vài bước, thường được trừu tượng hóa khỏi người dùng cuối.

Đầu tiên, người dùng hoặc hợp đồng gửi một yêu cầu đến một bộ đồng xử lý ZK thông qua giao diện người dùng hoặc API. Bộ đồng xử lý thực hiện logic cần thiết và tạo ra một bằng chứng. Thay vì đăng bằng chứng trực tiếp lên chuỗi, nó được gửi đến một điều phối viên mạng bằng chứng, người đảm bảo rằng bằng chứng là hợp lệ, liên kết với phép toán đúng và không bị trùng lặp.

Khi được xác thực, mạng lưới chứng minh sẽ đăng tải chứng minh lên chuỗi hoặc trả lại cho người dùng hoặc người chuyển tiếp, người sau đó sẽ đưa nó vào một giao dịch. Hợp đồng thông minh nhận chứng minh và xác minh nó bằng cách sử dụng khóa xác minh được tải trước. Nếu xác minh thành công, hợp đồng sẽ tiếp tục logic của nó dựa trên kết quả đáng tin cậy.

Kiến trúc này làm cho hạ tầng ZK có thể mở rộng và kết hợp. Thay vì mã hóa cứng các mạch hoặc hệ thống chứng minh cụ thể vào mỗi hợp đồng thông minh, các nhà phát triển có thể dựa vào một mạng chứng minh để làm lớp trung gian, kết nối tính toán ngoài chuỗi với các chuyển trạng thái trên chuỗi.

Các phần chính: Provers, verifiers, relayers, coordinators

Một mạng lưới chứng minh điển hình bao gồm một số vai trò chức năng. Những người chứng minh có trách nhiệm tạo ra các chứng minh mật mã. Họ thực hiện các phép toán được xác định bởi ứng dụng và sử dụng các thư viện mật mã để tạo ra một chứng minh rằng phép toán đã được thực hiện đúng cách. Những người chứng minh có thể là các nút chuyên biệt, các công nhân GPU, hoặc các môi trường thực thi đáng tin cậy, tùy thuộc vào thiết kế của mạng.

Các xác minh là các hợp đồng thông minh trên chuỗi kiểm tra tính hợp lệ của các bằng chứng đã được gửi. Chúng nhẹ, xác định và an toàn. Một khi một bằng chứng vượt qua xác minh, phép toán liên quan được chấp nhận là hợp lệ bởi Blockchain.

Các relayers là những tác nhân ngoài chuỗi thực hiện việc giao tiếp giữa hạ tầng chứng minh và blockchain. Họ gửi các chứng cứ tới hợp đồng thích hợp, bao gồm các siêu dữ liệu cần thiết, và đảm bảo việc giao hàng kịp thời. Trong một số mạng, relayers là tùy chọn; trong những mạng khác, họ là những người tham gia có động lực.

Các điều phối viên quản lý việc khớp các yêu cầu với các nhà cung cấp. Họ nhận các truy vấn của người dùng hoặc yêu cầu tính toán và phân công chúng cho các nhà cung cấp có sẵn. Các điều phối viên cũng có thể tập hợp kết quả, loại bỏ các tính toán giống hệt nhau và cung cấp các đảm bảo về tính khả dụng. Trong các mạng phi tập trung, lớp điều phối này có thể được triển khai thông qua các cơ chế staking và slashing để đảm bảo tính toàn vẹn.

Sự tách biệt của những vai trò này cho phép kiến trúc linh hoạt. Một tác nhân duy nhất có thể thực hiện nhiều vai trò trong các mạng nhỏ hơn, hoặc các vai trò có thể được chia sẻ giữa nhiều người tham gia trong một hệ thống lớn hơn. Tính mô-đun này là chìa khóa để mở rộng các hệ thống chứng minh trên các blockchain khác nhau và các trường hợp sử dụng.

Ví dụ trong thế giới thực: Succinct, ZeroGravity, Lagrange

Nhiều dự án đang xây dựng các mạng chứng minh trong môi trường sản xuất. Mạng Chứng Minh của Succinct cho phép các nhà phát triển tạo ra các chứng minh ZK theo yêu cầu và đẩy chúng lên bất kỳ chuỗi tương thích EVM nào. Nó hỗ trợ việc chứng minh phi tập trung và nhằm mục đích làm cho bất kỳ ứng dụng nào trên chuỗi có thể xác minh được bằng các chứng minh ngắn gọn. Succinct cũng đã thử nghiệm cơ sở hạ tầng của mình trên World Chain, một thí nghiệm rollup của Tools for Humanity.

ZeroGravity đang xây dựng một lớp chứng minh hoàn toàn phi tập trung hỗ trợ nhiều backend chứng minh. Nó tập trung vào khả năng tương tác và nhằm kết nối các đồng xử lý ZK với Ethereum, rollups và các blockchain môđun như Celestia. Bằng cách trừu tượng hóa ngăn xếp tạo và xác minh chứng minh, nó cho phép các ứng dụng cắm vào một lớp ZK thống nhất.

Mạng Lagrange chuyên về khả năng truy cập dữ liệu có thể xác minh và các truy vấn trạng thái. Nó cho phép các ứng dụng yêu cầu các câu trả lời có bằng chứng cho các truy vấn chuỗi chéo, chẳng hạn như xác minh số dư token hoặc quyền sở hữu NFT trên các chuỗi khác. Lagrange sử dụng cách tiếp cận mô-đun, cho phép các nhà phát triển chọn hệ thống chứng minh và nguồn dữ liệu theo nhu cầu của ứng dụng của họ.

Mỗi mạng lưới này giải quyết một lớp khác nhau của vấn đề. Một số tập trung vào tính toán, một số khác vào truy cập dữ liệu, và một số khác vào cơ sở hạ tầng ở cấp độ giao thức. Cùng nhau, chúng đang hình thành một hệ sinh thái mà trong đó tính toán không biết bằng chứng có thể trở thành một lớp tiêu chuẩn, có thể tái sử dụng trong thiết kế blockchain.

Xác thực gốc so với xác thực mô-đun

Có hai mô hình chính về cách mà các mạng chứng minh tương tác với blockchain: xác minh bản địa và xác minh mô-đun.

Xác minh gốc có nghĩa là blockchain tự nó, thường ở cấp độ giao thức, hỗ trợ xác minh các chứng minh không biết. Điều này đúng với Ethereum, bao gồm các hợp đồng đã biên soạn trước để xác minh các chứng minh Groth16 và PLONK. Hỗ trợ gốc đảm bảo xác minh nhanh hơn và chi phí gas thấp hơn, nhưng nó yêu cầu tiêu chuẩn hóa và giới hạn các loại chứng minh có thể được sử dụng.

Xác minh mô-đun áp dụng một cách tiếp cận khác. Nó coi các mạng chứng minh như những dịch vụ bên ngoài có thể kết nối với bất kỳ chuỗi nào bằng cách sử dụng hợp đồng hoặc cầu nối. Hợp đồng xác minh trên chuỗi có thể được triển khai bởi chính ứng dụng, và định dạng chứng minh được xác định ngoài chuỗi. Mô hình này linh hoạt hơn, cho phép các nhà phát triển sử dụng các hệ thống chứng minh mới và logic tùy chỉnh. Tuy nhiên, nó đi kèm với chi phí và độ phức tạp cao hơn.

Việc chọn giữa xác minh gốc và xác minh mô-đun phụ thuộc vào nhu cầu của ứng dụng. Xác minh gốc phù hợp cho các ứng dụng có khối lượng cao với các định dạng chứng minh có thể dự đoán. Xác minh mô-đun tốt hơn cho nghiên cứu, logic tùy chỉnh, hoặc các hệ thống đang phát triển nhanh chóng. Các mạng chứng minh ngày càng được thiết kế để hỗ trợ cả hai mô hình, cung cấp các đường dẫn dự phòng và các lớp tương thích.

Khi công nghệ ZK tiếp tục phát triển, các mạng chứng minh đang nổi lên như cơ sở hạ tầng chính cho tính toán không cần tin cậy và có thể mở rộng. Chúng cho phép các nhà phát triển xây dựng các hệ thống ngoài chuỗi mạnh mẽ và kết nối chúng một cách an toàn với các môi trường blockchain. Bằng cách đó, chúng biến các chứng minh không kiến thức từ một khái niệm mật mã thành một ngăn xếp công nghệ sẵn sàng cho sản xuất.