Dolandırıcılık Kanıtı ve ZK Dolandırıcılık Kanıtı: Modern Blok Zinciri Güvenlik Teknolojisinin Gerçekleşme Prensibi

Dolandırıcılık kanıtı, Blok Zinciri alanında yaygın olarak uygulanan bir teknik çözümdür, ilk olarak Ethereum topluluğundan kaynaklanmış ve Arbitrum ve Optimism gibi tanınmış Ethereum Layer2 projeleri tarafından benimsenmiştir. 2023'te Bitcoin ekosisteminin yükselmesiyle Robin Linus, BitVM çözümünü önerdi ve dolandırıcılık kanıtını temel fikir olarak alarak, Taproot gibi mevcut Bitcoin teknik altyapısının üzerine yeni bir güvenlik modeli sunarak Bitcoin ikinci katmanı veya köprüsü için yeni bir çözüm sağlamıştır.

BitVM, erken dönem BitVM0'dan sonraki BitVM2'ye kadar, birçok teorik versiyonun evrimini geçirdi ve ilgili teknik uygulama yolları sürekli olgunlaştı, bu da sektörde geniş bir ilgi çekti. Bitlayer, Citrea, BOB gibi birçok proje, farklı versiyon uygulamaları gerçekleştirmek için BitVM'yi teknik temel olarak kullandı.

Bu makalede, Optimism'in dolandırıcılık kanıtı çözümü örnek alınarak, MIPS sanal makinesi ve etkileşimli dolandırıcılık kanıtı üzerine kurulu çözümü ile ZK tabanlı dolandırıcılık kanıtının ana fikri incelenecektir.

ÇıktıKök ve DurumKök

Optimism, bilinen bir Optimistik Rollup projesidir ve altyapısı sıralayıcı ve Ethereum zincirindeki akıllı sözleşmelerden oluşur. Sıralayıcı, işlem verilerini işledikten sonra, bu veriler Ethereum'a gönderilir. Optimism düğüm istemcisini çalıştıran kullanıcılar bu verileri indirebilir, yerel olarak işlemleri gerçekleştirebilir ve mevcut durum kümesi hash'ini hesaplayabilir.

Eğer sıralayıcı yanlış bir durum kümesi hash'i yüklerse, yerel hesaplama sonucu bununla farklı olacaktır. Bu durumda dolandırıcılık kanıtı sistemi aracılığıyla itiraz başlatılabilir. EVM tabanlı blok zincirleri genellikle durum kümesini kaydetmek için Merkle Ağaç veri yapısını kullanır ve buna World State Trie denir. İşlem gerçekleştirildikten sonra, World State Trie değişir ve nihai hash'i de güncellenir. Ethereum bu hash'i StateRoot olarak adlandırır ve durum kümesinin değişimini belirtmek için kullanır.

Optimism'in hesap sistemi, Ethereum'a benzer şekilde, durum kümesi değişikliklerini yansıtmak için StateRoot alanını kullanmaktadır. Sıralayıcı, OutputRoot'u düzenli olarak Ethereum'a yükleyecektir; OutputRoot, StateRoot ve diğer iki alanın birlikte hesaplanmasıyla elde edilir.

MIPS Sanal Makinesi ve Bellek Merkle Ağacı

OutputRoot'un doğruluğunu zincir üzerinde doğrulamak için en basit yöntem, Ethereum üzerinde OP düğüm istemcisi uygulamaktır, ancak bu iki sorunla karşılaşmaktadır:

1. Akıllı sözleşmeler, dolandırıcılık kanıtı için gereken girdi parametrelerini otomatik olarak alamaz.
2. Ethereum Gaz limiti karmaşık hesaplama görevlerini desteklemiyor

İlk sorun, PreimageOracle sözleşmesini dağıtarak çözülebilir. İkinci sorun için, OP ekibi, düğüm istemcisinin bazı işlevlerini gerçekleştiren MIPS sanal makinesini Solidity ile yazdı.

Zincir üzerinde tüm işlemleri tam olarak gerçekleştiremeyen OP, etkileşimli dolandırıcılık kanıtı sistemini tasarladı ve işlem işleme sürecini MIPS komutlarıyla sıralı işleme ayrıntılandırdı. Her komut yürütüldükten sonra, sanal makine durumu hash'i değişir ve bu kayıtlar bir Merkle ağacında toplanır.

Dolandırıcılık kanıtı sürecinde, hangi MIPS opcode'un sanal makine durum hash'indeki soruna neden olduğunu belirlemek gerekir, ardından o zamanın durumunu zincir üzerinde yeniden oluşturmak, opcode'u yürütmek ve sonuçları karşılaştırmak gerekir. Bu, MIPS sanal makinesinin bazı durum bilgilerini zincir üzerine yüklemeyi gerektirir.

Etkileşimli dolandırıcılık kanıtı

OP ekibi Fault Dispute Game(FDG) protokolünü geliştirdi, bu protokolde iki rol vardır: meydan okuyan ve savunucu. Katılımcılar yerel olarak GameTree oluşturmalı, bu iki katmanlı Merkle ağaçlarından oluşmaktadır. İlk katman ağacının yaprak düğümleri farklı blokların OutputRoot'udur, ikinci katman ağacının yaprakları ise MIPS sanal makinesinin durum hash'idir.

Taraflar, blok zincirinde birçok kez etkileşimde bulunarak, nihayetinde tartışmalı MIPS işlem kodunu belirlediler. Etkileşimli dolandırıcılık kanıtının temel mekanizması şunları içerir:

1. FDG konumlandırması için zincire kaydedilmesi gereken MIPS opcode ve VM durum bilgisi
2. Bu opcode'u Ethereum blok zincirindeki MIPS sanal makinesinde çalıştırarak sonucun elde edilmesi.

ZK ile dolandırıcılık kanıtı

Geleneksel dolandırıcılık kanıtının etkileşimi karmaşık olup, aşağıdaki sorunları barındırmaktadır:

1. Çoklu etkileşim büyük miktarda gas maliyeti oluşturur.
2. Etkileşim süreci uzun, bu süre zarfında Rollup normal bir şekilde işlem gerçekleştiremiyor.
3. Zincir üzerinde belirli VM yeniden oynatma komutlarının geliştirilmesi zordur.

Bu sorunları çözmek için, Optimism ZK Dolandırıcılık Kanıtı kavramını önerdi. Temel olarak, bir meydan okuma gerçekleştiğinde, Rollup sıralayıcısı meydan okunan işlemin ZK kanıtını sunar ve bu kanıt Ethereum akıllı sözleşmesi tarafından doğrulanır. Doğrulama başarılı olursa, işlemin doğru bir şekilde işlendiği anlamına gelir.

İnteraktif dolandırıcılık kanıtına kıyasla, ZK Dolandırıcılık Kanıtı, çoklu etkileşimi tek bir ZK kanıtı oluşturma ve doğrulama aşamasına indirger, zaman ve maliyet tasarrufu sağlar. ZK Rollup ile karşılaştırıldığında, ZK Dolandırıcılık Kanıtına dayanan OP Rollup yalnızca meydan okuma durumunda ZK kanıtı oluşturur ve hesaplama maliyetlerini düşürür.

Bu yaklaşım BitVM2 tarafından da benimsenmiştir. Bitlayer ve Goat Network gibi BitVM2'yi kullanan projeler, Bitcoin script'i aracılığıyla ZK Proof doğrulama programını gerçekleştirir ve zincir üzerine yazılması gereken programların boyutunu önemli ölçüde küçültür.