Проверка полной ноды Ethereum в ZK

Проверка полных узлов для Ethereum PoS необходима для безопасности

По сравнению с легкими клиентами Ethereum подход к проверке полных узлов Ethereum имеет гораздо более высокую гарантию безопасности. Легкие клиенты Ethereum работают по отдельному алгоритму, и их безопасность полностью зависит от комитета, известного как «комитет по синхронизации». Однако размер комитета по синхронизации составляет всего 512 человек, которые меняются примерно ежедневно (т. е. примерно 27,3 часа). Общее количество поставленных активов составляет всего 16384. ETH (рассчитывается как 512 * 32), цифра совсем незначительная (всего 32 млн. USD ETH в настоящее время) по сравнению с ежедневным объемом транзакций (более 300 млн. USD) на межсетевых мостах, соединяющих экосистему Ethereum с другими сетями.

Другая проблема заключается в том, что комитет по синхронизации не всегда подписывает блок. (например, блокировать 17239413 и заблокировать 17239414). Статистика показывает, что 1,6% блоков не подписаны квалифицированным большинством синхронизирующего комитета, и проблема может возникать в среднем каждые 12 минут.

Обзор системы для проверки полных узлов Ethereum

Чтобы исправить эти проблемы, мы решили избавиться от комитета синхронизации и использовать полный консенсус PoS блокчейна Ethereum, который был развернут после слияния. Это будет включать более 20 000 подписей (в 40 раз больше, чем 512 комитетов по синхронизации) в одном блоке основной сети Ethereum.

Чтобы справиться с 40-кратным увеличением рабочей нагрузки, мы использовали нашу уникальную систему проверки —Дева. Эта система обладает непревзойденными возможностями обработки благодаря своим теоретическим усовершенствованиям и значительным инженерным достижениям. Протокол deVirgo теоретически устраняет необходимость в очень большом БПФ или МСМ, делая время генерации доказательства линейным по отношению к количеству подписей. Протокол развернут на zkBridge и поддерживает параллельные и распределенные вычисления.

Эксперименты с системой доказательства с схемой размером в миллиард показали, что время генерации доказательства составляет менее 10 секунд, что соответствует темпу генерации блоков Ethereum без увеличения размера доказательства или времени проверки.

Эффективная система доказательства для проверки полных узлов Ethereum

Чтобы ускорить проверку полноты узлов Ethereum, мы используем нашу эффективную систему проверки deVirgo. Devirgo — это распределенная версия Дева протокола и предназначен для распараллеливания протокола GKR путем распределения вычислений между несколькими машинами. С помощью deVirgo zkBridge может поддерживать быстрое и гибкое взаимодействие между различными блокчейнами, не полагаясь на внешние предположения о доверии. ZkBridge также использует рекурсивное доказательство, чтобы доказать, что ранее созданное доказательство deVirgo подтверждает соответствующие заголовки блоков. Доказательная рекурсия снижает стоимость проверки в цепочке примерно до 220 тыс. газа в любой сети блокчейнов, совместимой с EVM.

Ключевое понимание deVirgo заключается в том, чтобы исследовать природу того, что проверка полного консенсуса Ethereum может быть представлена ​​​​как цепь параллельных данных. Предположим, что существует параллельная арифметическая схема 𝐶, а также N машин. Система доказательства deVirgo может разделить параллельную схему данных на N подсхем, при этом каждая машина вычисляет только одну подсхему. Проверка полного консенсуса Ethereum является такой параллельной схемой данных, и она может содержать более 30 000 идентичных алгоритмов проверки подписи и хэшей.

Центральное место в deVirgo занимает метод распределения сумм. В deVirgo протокол проверки суммы разделен на две фазы. На этапе 1 каждая машина обрабатывает свою собственную подсхему и вместе генерирует одно агрегированное доказательство. Оставшаяся работа будет достаточно небольшой для одной машины, которая выполняет фазу 2, завершающую распределенную проверку суммы.

Оценка производительности для проверки полных узлов Ethereum

Чтобы оценить реализацию агрегации сигнатур BLS, мы измерили время работы средства проверки deVirgo и рекурсивного средства проверки с использованием двух процессоров AMD EPYC™ 7763. Результат резюмируется следующим образом:

Мы развернули систему полноузловой проверки Ethereum на zkBridge. zkBridge устанавливает Ethereum в качестве цепочки отправителя, а другие сети, такие как BNB Цепь и Avalanche как приемная цепь. Результат показывает, что zkBridge может генерировать полноузловые доказательства Ethereum и проверять заголовок блока на BNB Сеть и другие сети в течение 12 секунд, включая задержки всех компонентов.

Мы продолжим оптимизацию реализации. В ближайшем будущем планируется ускорение GPU, что может снизить первоначальные затраты на лучшую децентрализацию. Тем не менее, текущая система проверки zkBridge достаточно эффективна, чтобы догнать время блокировки Ethereum.

Заключительные замечания

Путем реализации проверки полных узлов Ethereum мы обеспечиваем полностью ненадежную, эффективную и безопасную совместимость с использованием zkBridge для соединения экосистем Ethereum (как L1, так и L2) с другими сетями. Кроме того, все наши легкие клиенты zk на LayerZero для Ethereum и его накопительных пакетах (например, ArbitrumЛинея, Optimism, zkSync, Mantle) будут оснащены полными узлами Ethereum с ZK-проверкой. Это обеспечивает безопасность полной доли Ethereum (~ 40 миллиардов долларов). USD) в клиент zk light на LayerZero.

Система полноузловой проверки Ethereum также позволяет изменять состояние текущих и исторических данных Ethereum, включая заголовок блока и данные транзакций, чтобы они были доступны для любых сетей и приложений. Это позволит смарт-контрактам в любой цепочке блоков получать ненадежный доступ к данным Ethereum и обрабатывать все виды вычислительной логики. Вся безопасность гарантируется подтверждением полных узлов Ethereum PoS в ZK.