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

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。去中心化prover的挑戰

Babydoge正式上線去中心化交易所BabyDogeSwap:6月19日消息，據官方消息，Baby Doge宣布已正式上線去中心化交易所BabyDogeSwap。用戶可使用法幣購買加密貨幣、使用聚合器交換代幣、創建流動性質押池、查看NFT以及使用代幣銷毀門戶。[2023/6/19 21:45:59]

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。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。ZKP的兩步提交

美國SEC主席：即使是在去中心化的平臺上，以證券定價的加密貨幣也必須遵守證券法規:7月21日消息，美國證券交易所委員會（SEC）主席根斯勒表示，即使是在去中心化的平臺上，以證券定價的加密貨幣也必須遵守證券法規。（金十）[2021/7/21 1:07:44]

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。

第1步：提交hash

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T+10區塊以內，還可以接受其他prover提交hash，沒有數量限制。第T+11區塊及之后，不再接受新的prover提交hash第2步：提交ZKP

去中心化交易協議0x推出基于Polygon的0xAPI服務:去中心化交易協議0x推出基于Polygon的0xAPI服務，匯總了當前Polygon上QuickSwap、SushiSwap、Curve、DoDo、mStable、Dfyn、Cometh等流動性來源，使DeFi開發人員能夠以輕松、快速、可靠且易于使用的方式利用DEX流動性。Polygon表示將在下一個版本中支持0xRFQ以及訂單簿。[2021/6/1 23:00:51]

第T+11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T+20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的質押與懲罰

去中心化操作系統Cartesi公布2020年底和2021年初技術路線圖:去中心化操作系統Cartesi在推特上表示，Cartesi首席執行官Erick de Moura提供了CTSI Reserve Mining（儲備挖礦）的最新情況，以及Cartesi在2020年剩余時間和2021年初的技術路線圖。[2020/12/3 22:58:29]

為了避免針對prover的惡意行為，prover需要在一個特殊的系統合約中注冊，并質押一定數量的token。如果當前質押數量小于閾值，則不允許提交hash和ZKP。prover提交ZKP獲得的獎勵也將依據質押量比例來分配，從而避免prover多次提交ZKP的惡意行為。當prover出現以下行為，會進行不同程度的懲罰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。幾個考量

去中心化交易平臺Balancer資產管理規模超過1億美元:6月27日消息，去中心化交易平臺Balancer資產管理規模已超過1億美元。此前報道稱，Balancer治理代幣BAL于6月25日在加密交易所FTX上線。（The Block）[2020/6/27]

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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