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

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。

波場TRON去中心化穩定幣USDD將于2022年5月5日上線:據官方消息，波場TRON去中心化穩定幣USDD將于2022年5月5日上線。

官方表示，波場DAO將聯合區塊鏈行業的主流機構推出USDD(Decentralized USD)，不依賴中心化機構進行贖回管理與儲備，而在鏈上完全去中心化，與鏈上標準貨幣TRX進行去中心化錨定掛鉤發行，當USDD的價格小于1 USD時，用戶和套利者以去中心化形式向系統發送1 USDD并獲得1 USD價值的TRX。當USDD的價格大于1 USD時，用戶和套利者以去中心化形式向系統發送價值1 USD的TRX并獲得1 USDD。無論市場狀況如何，USDD協議都會以去中心化形式將USDD的市場匯率保持在目標1:1匯率。依靠USDD協議，人們將創建基于區塊鏈技術的現代化金融系統。[2022/4/21 14:39:44]

去中心化prover的挑戰

Fortune Cat DAO已報名競選ZT DAO去中心化社區組織:據官方消息，ZT基金會已經推出ZT DAO去中心化社區組織，并于6月1日至6月30日期間啟動報名競選，此次競選活動吸引了圈內眾多區塊鏈社區和區塊鏈愛好者參與，如Fortune Cat DAO已經成功報名，且鎖倉一萬枚ZTB。

ZT DAO是由區塊鏈行業的人士和區塊鏈愛好者共同組建的區塊鏈社區，隸屬于ZT基金會的去中心化社區組織，旨在以區塊鏈技術為應用底層，豐富和完善ZT生態。同時ZT基金會將拿出1000萬枚ZTB用于獎勵所有ZT DAO的參與者和貢獻者。[2021/6/1 23:01:25]

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。

數學創新型去中心化協議“SumSwap”節點預售已全面開啟 ?:據SumSwap社區消息，數學創新型去中心化協議“SumSwap”已經于3月29日9:00(UTC+8)全面開啟節點預售。“SumSwap”節點預售是項目面向區塊鏈愛好者的早期福利設計，參與節點預售不僅能最早最優惠獲得其平臺通證SUM，還可獲取節點權益和早期福利。

“SumSwap”是英國SumSwap公司對眾多DeFi研究后，通過融入數學創新設計的去中心化協議。該協議不僅能滿足uniswap和sushiswap幾乎所有功能，還增加了生態拓展設計，節點預售最多400名額。[2021/3/29 19:27:14]

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。

聲音 | Cardano首席執行官：Cardano Shelley測試網有利于實現去中心化:Cardano首席執行官Charles Hoskinson表示，Cardano Shelley測試網獲得了顯著的參與，該網絡目前運行著大約100個stake pools，而stake pool通道由大約2400人組成。他表示，整個加密生態系統需要成為一個更加去中心化的平臺。兩個方案可以實現該目標，一是要求項目在發布后立即去中心化，另一個是創建一個沙箱，最終去中心化整個網絡的權限。Cardano用Shelley實現了第二個選項，因為這樣做更有意義。（ambcrypto）[2019/10/8]

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。

聲音 | 清華大學徐恪：未來區塊鏈會引領新的去中心化世界:據DoNews消息，近日，上海市科委主導的“上海市區塊鏈工程技術中心”成立，清華大學計算機系副主任徐恪教授表示：“區塊鏈還處于一個成長期，很多問題需要解決，很多應用有待挖掘，但是我們確實相信，區塊鏈在未來，會引領一個新的去中心化世界。”[2019/2/20]

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

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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