Интерпретация Ethereum zkRollup головного проекта Taiko предложила новое решение для масштабирования: базовый спорный Rollup (BCR)

Спорные объединения предлагают компромисс, который позволяет цепочкам приложений начать с более экономичной конфигурации, сохраняя при этом гибкость для постепенного усиления мер безопасности без внесения серьезных изменений в существующую инфраструктуру.

Оригинальное название: "** Based Contestable Rollup (BCR): A configurable, multi-proof rollup design****"

Автор: Daniel Wang

Компиляция: BlockBeats

*Примечание редактора: Эта статья, написанная соучредителем и генеральным директором Taiko Дэниелом Вангом, посвящена архитектуре, основанной на спорном Rollup (BCR), инновационном дизайне Ethereum Rollup. В статье не только анализируются преимущества и недостатки BCR, но и объясняется, как он может стать самым идеальным фреймворком для дизайна Ethereum Rollup. Соучредитель Ethereum Виталик Бутерин также подробно обсудил концепции, связанные с BCR, на тематическом мероприятии Twitter Space в этом месяце, еще раз подтвердив своевременность и актуальность этих идей. *

Что делает Taiko уникальным

Для начала давайте разберемся, что отличает Taiko от конкурентов:

• Без разрешений и децентрализация: Taiko - это базовый роллап, первый в своем роде среди конкурентов. Он не имеет централизованного секвенсора и вместо этого полагается на валидаторов Ethereum для сортировки транзакций и блоков.
• Бесперебойная работа разработчика: Taiko использует эквивалент Ethereum ZK-EVM (тип 1 ZK-EVM) для достижения совместимости уровня исполнения с Ethereum, по сути, обеспечивая «Ethereum в масштабе». • Высокая конфигурируемость и перспективность: В качестве спорного роллапа Taiko позволяет аппчейнам определять свои собственные системы доказательств и внедрять новые, более эффективные доказательства валидности по мере развития технологий, без необходимости модифицировать основной протокол Taiko.

Теперь давайте рассмотрим, почему для Taiko имеет смысл использовать механизм разрешения споров.

Достоверность доказательства

«34 469 строк кода не могут быть безошибочными навсегда. —Виталик Бутерин о коде ZK-EVM

Ключевым аргументом Тайко в пользу принятия спорной структуры свертки и множественного подтверждения является обоснованное подозрение в том, что доказательство с нулевым разглашением (ZKP) не может быть ошибочным. Учитывая, что сложность программного обеспечения часто увеличивает вероятность уязвимостей, как показали Heartbleed (2014) от OpenSSL и грубая небрежность ядра Linux (2003), которые оставались незамеченными в течение длительных периодов времени, Taiko придерживается осторожного подхода.

Будучи быстро развивающейся технологией, ZKP подвержена ошибкам. Централизованные роллапы могут допускать некоторые риски, но Taiko не может. Taiko стремится к полной децентрализации и разрешению и надеется отказаться от контроля над сетью Taiko в будущем. Таким образом, первоначальное предположение Тайко заключалось в том, что любое доказательство может представлять угрозу безопасности в отсутствие многолетней доказанной практики. Вот почему Taiko нужен механизм разрешения споров.

Базовый дискуссионный роллап (BCR)

Базовый оспариваемый роллап — это тип роллапа, который имеет спорные характеристики и использует базовый порядок. Чтобы проиллюстрировать, как работают споры в рамках Taiko, рассмотрим следующие примеры:

• Алиса предлагает новый блок.
• Боб предоставляет доказательство для переходов между состояниями H1→H2, где H1 — родительский хэш,

H2 — хеш нового блока. Боб установил запас действия в 10 000 TKO. Затем его доказательство ушло в период охлаждения.

• Предлагаемый Бобом переход от одного состояния к другому состоянию и сопровождающая его аттестация находятся в открытом доступе.
• Синди заметила, что преобразование Боба было неправильным, и подумала, что это должно быть H1→H3 вместо H1→H2. Синди оспорила доказательство Боба, представив свою маржу в 10 000 TKO спора в течение периода обдумывания, но она не предоставила альтернативных доказательств и не указала четко на правильную конвертацию.

Это спорное преобразование теперь ожидает нового, более высокоуровневого доказательства. Боб и любой другой сертифицирующий орган будут иметь возможность предоставить это доказательство.

Сценарий 1:

• Дэвид предоставил доказательство уровня 3 H1→H2, подтвердив первоначальные утверждения Боба. Дэвид получает 2 500 TKO за то, чтобы стать действующим аттестером, и платит 20 000 TKO.
• Синди проиграла весь свой спор Margin.
• Боб получает 10 000 TKO срока действия и 2 500 TKO вознаграждения.
• Доказательство Давида инициирует новый период охлаждения.

Сценарий 2:

• Дэвид предоставил доказательство уровня 3 H1→H4, показывающее, что преобразование Боба было неправильным. Дэвид получил 2 500 TKO и обеспечил себе место с запасом в 20 000 TKO.
• Синди получает обратно свои 10 000 TKO маржи за спор и дополнительные 2 500 TKO вознаграждения.
• Маржа валидности Боба аннулируется.
• Начинается новый период обдумывания, который используется для проверки новых подтверждений.

Каждое доказательство в Taiko, за исключением верхнего слоя, требует, чтобы первоначальный прувер заплатил маржу действительности в токенах Taiko. Это доказательство вступает в период охлаждения, в течение которого оно может быть оспорено другими лицами, которым не нужно предоставлять какие-либо доказательства мошенничества/действительности, но они должны заплатить маржу за спор в токенах Taiko. В случае возникновения спора для разрешения спора требуется более высокий уровень аттестации, прежде чем блок может быть проверен.

• В случае победы участника: Участник снимает спорную маржу и получает 1/4 от первоначальной маржи за действительность. Новый рефери получает 1/4 от первоначальной маржи валидности рефери в качестве платы за доказательство, а оставшаяся 1/2 аннулируется.
• Если выигрывает первоначальный прувер: первоначальный прувер снимает маржу действительности и получает 1/4 спорной маржи в качестве вознаграждения. Новый сертифицирующий орган (возможно, первоначальный сертифицирующий орган) получает 1/4 спорной маржи, а оставшаяся 1/2 утрачивается.

Новый прувер также должен заплатить маржу действительности в соответствии с правилами нового уровня, если только он не предоставит наивысший уровень доказательств (в этом случае переход от одного состояния к другому считается окончательным и дальнейшее оспаривание не допускается).

Стоит отметить, что игра «спор/доказательство» предполагает правильный хэш родительского блока. Если хэш родительского блока неправильный, выигрышное преобразование не будет использовано для валидации блока, и проверяющий полностью потеряет свой запас валидности.

Повторяющиеся аргументы и доказательства увеличивают время, необходимое для проверки блока. Каждый новый раунд имеет свое окно проверки и перезарядки. Однако, поскольку споры затрагивают экономические интересы, а потери проигравшей стороны являются решающими, они вряд ли будут возникать часто. Кроме того, валидность и пределы спорности доказательств более высокого уровня значительно выше, чем доказательств более низкого уровня. По мере того, как игра проходит несколько раундов, связанные с этим расходы резко возрастают, что еще больше ослабляет бессмысленные споры.

Одним из потенциальных недостатков этой схемы является то, что она экономически препятствует представлению недействительных, но поддающихся проверке доказательств, что затрудняет поиск уязвимостей. Тем не менее, кто-то может задаться вопросом, разумно ли использовать весь блокчейн в качестве мотиватора для поиска уязвимостей. Можно было бы использовать и другие механизмы для поощрения сообщений о таких уязвимостях. Например, предложение щедрых вознаграждений тем, кто выявит недействительные, но поддающиеся проверке доказательства, может быть лучшим подходом, чем подвергать риску активы пользователя.

Система многофакторной аутентификации

Многофакторная проверка является основной особенностью архитектуры BCR Taiko, позволяющей каждому уровню использовать свою собственную систему аттестации. Хотя ранжирование этих систем по достоверности может показаться субъективным, теоретически возможно построить более надежные доказательства, чем другие системы.

Например, Taiko может создать комплексный валидатор C, который сочетает в себе доказательства валидаторов A и B. С считает переход состояния доказанным только тогда, когда и А, и В доказывают, что переход действителен. Несмотря на то, что это увеличивает затраты, это также повышает безопасность. Одним из ограничений этого подхода является то, что синтетические доказательства C-типа полагаются на успешную генерацию субдоказательств из A и B. Если в A или B есть ошибка, будет проблематично сгенерировать надежное доказательство типа C.

На практике уровни многофакторной аутентификации часто настраиваются субъективно. Например, разумно предположить, что валидаторы SGX заслуживают большего доверия, чем валидаторы Optimistic, у которых нет фактических доказательств. Валидаторы ZK, возможно, более безопасны, чем валидаторы SGX, а гибридные валидаторы SGX+ZK занимают еще более высокое место.

Если система аттестации ZK в конечном итоге окажется универсально безопасной, накопительный пакет оспариваемости может быть настроен на использование этого единственного уровня, эффективно переходя к устаревшему, неоспоримому ZK-роллапу.

В контексте спорного дизайна роллапа Taiko многофакторная валидация выполняет двойную функцию: по вертикали она поддерживает многоуровневую архитектуру, а по горизонтали позволяет объединить несколько субвалидаторов в синтетический валидатор с низкой вероятностью ложных срабатываний.

Наличие валидатора

Одним из потенциальных недостатков в дизайне противоречий является отсутствие активных валидаторов высокого уровня, особенно когда споры редки. Чтобы поддерживать доступный пул продвинутых валидаторов, Taiko внедрил механизм, который случайным образом присваивает минимальный необходимый уровень каждому новому блоку. Блок обратно пропорционален иерархии этого уровня; например, только 5% блоков могут требовать SGX+ZKP, в то время как 20% требуют ZKP, а большинство оставшихся требуют только SGX. Это гарантирует, что у проверяющих ZK всегда есть работа, что позволяет им оставаться вовлеченными и прибыльными.

Для спорных сверток вектором атаки является отправка капиталоемких доказательств с целью исчерпания ресурсов высокоуровневых доказательств. Хотя такая атака может замедлить финализацию блока и скорость предложения, она вряд ли будет угрожать общей безопасности цепочки. Это связано с тем, что узлы сообщества могут коллективно оспаривать недействительные доказательства, размещая спорные поля. Важно отметить, что спорщикам не нужно предоставлять какие-либо доказательства самостоятельно, в то время как злоумышленники должны предоставлять проверяемые доказательства для каждого блока. Создание ложных, но поддающихся проверке доказательств может быть более сложным и менее экономичным, чем создание правильных доказательств.

Если вдруг возникает необходимость в доказательстве более высокого уровня, финансовые стимулы привлекают новых валидаторов. В частности, получение 1/4 маржи действительности и спора может быть более прибыльным, чем обычные сборы за доказательство. Например, учитывая больший финансовый риск, валидаторы ZK, работающие на нескольких платформах, могут переключиться на обработку высокодоходных блоков.

Динамическая корректировка конфигурации

Одним из преимуществ спорного дизайна Taiko является его адаптивность. По мере снижения затрат на высокоуровневую аттестацию система может динамически регулировать долю блоков, требующих аттестации ZK, не влияя на существующий блок и не требуя обновления протокола.

Например, крайний случай может начаться со 100% оптимистичных доказательств, а затем переключиться или постепенно перейти к 100% ZK-доказательствам, необходимым для минимизации времени завершения в цепочке. Это позволяет масштабируемым накопителям L2 или L3, построенным на основе стека Taiko, эволюционировать от таких технологий, как Optimistic Rollup, к ZK-Rollup, обеспечивая огромную гибкость в оптимизации безопасности и экономических стимулов.

Компромисс между стоимостью и безопасностью

В мире роллап-технологий опасения по поводу влияния теории игр понятны. Однако введение уровня споров не обязательно означает, что накопительные пакеты будут исключены из системы безопасности. Нет никакой разницы в безопасности между традиционным накопителем, использующим фиксированный доказательство ZK, и спорным накопителем, использующим тот же валидатор, что и базовый уровень.

ZK-Rollup обеспечивает большую безопасность, но в краткосрочной перспективе связанные с этим расходы могут быть непосильными для приложений с миллионами пользователей в день. Как говорит Виталик: «Если бы пользователь ранее заплатил 1 доллар, ему было бы проще заплатить 0,10 доллара. 」

В течение следующих нескольких лет большинство ZK-роллапов останутся финансово непрактичными для крупных аппчейнов. Столкнувшись с этой ситуацией, многие аппчейны могут отдавать предпочтение экономической эффективности, а не повышенной безопасности. Даже если ожидается, что затраты на доказательство ZK снизятся, этого может быть недостаточно, чтобы побудить аппчейны полностью перейти с более экономичного, но централизованного решения на ZK-Rollup.

Спорные объединения предлагают компромисс, который позволяет цепочкам приложений начать с более экономичной конфигурации, сохраняя при этом гибкость для постепенного усиления мер безопасности без внесения серьезных изменений в существующую инфраструктуру.

Валидаторы Guardian

Валидаторы Guardian — это мультисигеры, которые коллективно выступают в качестве верхних эшелонов иерархии аттестации в течение первых нескольких лет после запуска. Конкретная цель этих валидаторов-хранителей — служить подстраховкой для устранения уязвимостей на ранней стадии системы аттестации. Важно отметить, что эти валидаторы демонов существуют за пределами основного протокола и могут быть удалены из иерархической конфигурации аттестации. Они не могут влиять на порядок транзакций или блоков. По мере того, как система становится более зрелой и другие валидаторы доказывают свою надежность, эти роли защитников могут быть постепенно упразднены.

В то время как альтернативные механизмы, такие как голосование DAO, могут управлять дефектными валидаторами, этот подход требует более длительного окна охлаждения для завершения процесса управления. Это не подходит для быстрого устранения критических уязвимостей, в отличие от добавления или удаления функций, которые могут выдержать более длительный процесс управления децентрализацией.

На начальных этапах развертывания роллапа, особенно в погоне за целью децентрализации, валидаторы-хранители имеют решающее значение. В отличие от централизованных роллапов, где цепочка может быть приостановлена или изменена ее администраторами, валидаторы-хранители обеспечивают уровень безопасности, который может устранять ошибки или уязвимости, не нарушая децентрализацию сети.

Следующая тестовая сеть

В настоящее время Taiko дорабатывает новый дизайн и кодовую базу контрактов Rollup. После завершения она будет развернута как тестовая сеть Taiko Alpha-6 с четырехуровневой системой аттестации. Проценты на следующей диаграмме представляют вероятность того, что блоку потребуется данный слой в качестве наименьшего уровня доказательства.

В предстоящей тестовой сети A6 Taiko введет 24-часовой период охлаждения для всех уровней.

Наконец, основная цель Taiko состоит в том, чтобы спорные роллапы сочетали в себе преимущества оптимистичных роллапов и ZK-роллапов. Если вы заинтересованы в практическом применении этого инновационного дизайна, вы можете присоединиться к сообществу Taiko для получения дополнительных обновлений.