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

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。

去中心化交易平臺DODO宣布上線FEI和TRIBE代幣:去中心化交易平臺DODO宣布上線FEI和TRIBE代幣。[2021/4/4 19:45:05]

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。

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。

V神：以太坊協議面臨著協議升級和去中心化治理可能被攻擊的問題:金色財經報道，10月26日，《萬物生長，代碼奔騰》大會在上海召開。以太坊創始人V神分享了他對目前去中心化治理的看法。為什么要去中心化治理：區塊鏈領域最大的問題就是對于那些公共物品和服務的項目融資難。在區塊鏈出現之前，許多去中心化的項目失敗、難以為繼的主要問題就是資金匱乏。比特幣和以太坊出現之后，我們可以看到早期的比特幣社區成員財富劇增社區并不缺錢，而以太坊和其他上一輪ICO浪潮的公鏈項目也由于在2014-2018年融了很多錢因此社區也不太缺錢。相比之下，對于那些公共物品來說，融資個問題。

Vitalik認為現在有兩個問題：以太坊協議面臨著協議升級的問題、去中心化治理可能被攻擊的問題。尤其是去中心化治理攻擊問題是我們需要關注的，包括：治理權利被經濟權益所分散，加密資產的借貸（尤其是governance token的借貸）會因為治理失敗影響代幣價格導致無法償還抵押物資產如以太坊。[2020/10/26]

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。

TokenPocket上架去中心化交易平臺OneSwap:據官方消息，知名區塊鏈錢包TokenPocket 已于近日上架去中心化交易平臺OneSwap。

OneSwap由CoinEX投資孵化，是一個基于智能合約的完全去中心化的交易協議。據悉，OneSwap是首個支持“掛單挖礦+流動性挖礦”雙挖模式的交易平臺，并于9月19日-10月9日開啟為期20天的創世挖礦，用戶在錢包內搜索OneSwap即可操作。

TokenPocket是領先的數字貨幣錢包，支持ETH、TRON、EOS等多鏈DeFi，體驗絲滑訪問速度快，是目前最受DeFi用戶喜愛的錢包之一。[2020/9/21]

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。

BB：EOS等去中心化網絡所受詆毀終將昭雪:Block.One首席執行官BB（Brendan Blumer）疑似發推回應近期針對EOS的集體訴訟，其表示：“在沒有證據或結果的情況下，通過美國法律體系宣稱謊言的能力正在損害區塊鏈創新，我期待著EOS和其他去中心化網絡所受的詆毀終將昭雪，從而瓦解陰謀和打擊敵對的行業力量。”此前消息，EOS ICO的投資者已在美國紐約南區地方法院對Block.one提起了集體訴訟。其首席執行官Brendan Blumer、首席技術官Daniel Larimer、密碼學家和前Block.One合伙人Ian Grigg以及前顧問Brock Pierce均被列為被告。原告聲稱，Block.one向投資者提供了有關EOS的虛假和誤導性信息，目的是通過未經注冊的證券銷售籌集數十億美元。[2020/5/20]

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

NEO平臺去中心化交易所NEX發布:Neo（小蟻）平臺上的去中心化交易和支付服務項目NEX已發布。NEX將NEO區塊鏈與一個離線匹配引擎結合在一起，可以比現有的分散交易所實現更快更復雜的交易。[2017/11/22]

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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