Em agosto do ano passado, lançamosZeth, o primeiro zkEVM do Tipo-1 construído usando o RISC Zero zkVM, que permitiu aos desenvolvedores consagrar a execução do EVM em ZK. Então este anoem maio atualizamos Zethpara dar suporte aos rollups otimistas como parte doRFP da Fundação Optimism, capacitando os desenvolvedores a gerar provas de validade que consagram a derivação rollup em conhecimento zero.

Hoje, estamos anunciando o Kailua, um conjunto de software para atualização de rollups otimistas para rollups híbridos ZK, com sua primeira implementação apoiada pela Optimism.Konamecanismo de transição de estado rollup. Kailua não apenas executa Kona de forma transparente no zkVM, mas também introduz seu próprio jogo de prova de falhas inovador que avança o estado atual da arte na resolução de disputas, reduzindo requisitos de garantia e atrasos de finalidade!

Kailua

Não confundir com a cidade do distrito havaiano de Kona, Kailua é um conjunto de ferramentas e contratos para migrar rollups de sistemas de prova de falha interativa longa para provas de falha ZK curtas e não interativas geradas usando o RISC Zero zkVM. Seus principais componentes são:

1. Um conjunto de contratos para disputas em ZK, atualmente compatível apenas com rollups da pilha OP.
2. Uma ferramenta CLI para migrar automaticamente rollups para provas de falha ZK.
3. Um agente proponente de estado que avança o estado rollup sob as regras do jogo ZK.
4. Um agente validador de rollup que desafia e prova quaisquer falhas de transição de estado em ZK.

Observação: A versão mínima da pilha OP necessária para usar Kailua é V1.4, porque utiliza o contrato DisputeGameFactory em vez do contrato L2OutputOracle obsoleto.

Kailua Soluciona Problemas Principais do Rollup

O jogo de disputa de Kailua combina a prova de conhecimento zero com o paradigma de rollup otimista em um sistema híbrido inovador que melhora a segurança e o desempenho, reduzindo os custos operacionais e os atrasos de finalidade! Isso é resumido na tabela abaixo:

Economiza nos custos de comprovação

Ao contrário dos ZK Rollups, o paradigma híbrido do Kailua permite que os rollups não só operem normalmente sem se preocupar com os custos e tempos constantes de comprovação, mas também aliviem seus usuários de quaisquer custos adicionais de comprovação, que se acumulam e se tornam não negligenciáveis em casos onde:

• Rollups que subsidiam taxas de transação para seus usuários podem não querer o custo adicional.
• Rollups que experimentam blocos vazios frequentes podem achar a carga adicional de prova insustentável.
• Rollups com tempos de bloco muito baixos agravariam ambos os problemas acima.
• Rollups com contratos de pré-compilação personalizados exigem esforços de engenharia especializados adicionais para provas aceleradas.

No inovador design de Kailua, os custos para resolver uma disputa usando ZK são totalmente suportados pelas partes desonestas, sejam elas um proponente ou validador com falhas!

Reduz os requisitos de participação

Um rollup usando Kailua pode manter com segurança sua segurança enquanto terceiriza qualquer carga de trabalho de prova! Isso ocorre porque os validadores de Kailua ainda podem emitir as transações de desafio necessárias para garantir a segurança de seus rollups mesmo antes de terem calculado as provas para justificá-las. Consequentemente, isso significa que, em vez de se preocupar em configurar uma infraestrutura de prova potencialmente complexa e cara, os Kailua Hybrid Rollups podem depender de uma infraestrutura de mercado de prova descentralizada comoLimite Zero de RISCem momentos de necessidade com garantias de segurança e vivacidade para suas solicitações de prova!

Reduz os custos existentes de garantia de rollup

Reduzir os custos operacionais de execução em comparação com a ZK Rollups é ótimo, mas fica ainda melhor! Kailua também reduz os custos de garantia necessários para executar um rollup de ‘linear no número de propostas/desafios’ para constante! Isso significa que mesmo sob longos períodos de finalidade, a garantia mínima exigida por partes honestas para sustentar a segurança e a vitalidade do sistema pode ser reduzida em ordens de magnitude, de dezenas de milhares para centenas (em USD)!

ELI5: O Jogo à Prova de Falhas Kailua

Primeiro, vamos recapitular o mecanismo central por trás dos jogos de disputa de rollup atuais. O jogo de biseção da Truebit introduziu a capacidade de resolver disputas sobre o resultado de um longo cálculo determinístico por meio de rodadas repetidas de interações de desafio-resposta. Esse mecanismo tem sido a base de segurança nos rollups otimistas, que concedem uma oportunidade sensível ao tempo para jogar o jogo a fim de garantir a integridade do livro-razão de segunda camada. A sensibilidade ao tempo garante a vivacidade do rollup, mas carrega um risco para sua segurança, pois jogadores honestos no jogo de biseção podem não fazer seus movimentos a tempo, ou podem não ter fundos suficientes para jogar quantas instâncias do jogo podem jogadores desonestos. No entanto, suas suposições criptográficas subjacentes são mínimas, o que o tornou uma escolha muito prática.

Atrasos na Finalidade

As regras para jogar jogos de disputa baseados em dissecção envolvem vários tipos de períodos de “tempo limite” concedidos aos jogadores para fazerem jogadas. Os dois mais notáveis são:

1. O tempo limite antes de um resultado indiscutível ser final e não poder mais ser bissectado.
2. O tempo limite antes que uma disputa aberta seja resolvida e os jogadores não possam mais participar.

Esses dois tempos limite contribuem para o que é comumente chamado de “Período de Finalidade”. Nos projetos atuais, um atacante poderia sacrificar sua própria garantia para acionar o último timeout várias vezes, potencialmente até esgotando os recursos dos defensores. Esse vetor de ataque tem sido fundamental para a segurança de rollups, incluindo a Arbitrum, que atualmente está adotando um novo protocolo de disputa (BoLD) que tem como objetivo estabelecer provavelmente um limite superior constante de ~6,3 dias no tempo limite para disputas abertas.

Spoiler: Kailua reduz esse timeout para apenas uma hora! E remove o potencial de ataques de exaustão de recursos!

Digite ZK de Uso Geral

Provas de conhecimento zero podem ser usadas em vez do jogo de biseção como um mecanismo não interativo para resolver disputas sobre o estado do rollup. Essa natureza única significa que o tempo alocado para a resolução de disputas pode ser muito reduzido para apenas o tempo necessário para provar um único bloco!

Híbrido é o melhor dos dois mundos

Embora essa mudança na mecânica possa parecer razoável, ainda não é uma introdução ideal de ZK no jogo de disputa otimista! Em vez de exigir provas apenas para demonstrar que um estado de rollup proposto é inválido, também é possível alavancar provas zk para demonstrar validade, mesmo em um ambiente otimista! Com a dualidade das provas em mente, Kailua só exige que os desafiadores sinalizem sua ‘intenção’ de contestar uma proposta, impedindo a finalização dessa proposta até que uma prova de falha ou validade seja enviada para refutar tanto o desafiador quanto o proponente, e remover suas respectivas ações do jogo. Consequentemente, isso permite que Kailua alivie o rollup de se preocupar com os tempos de prova potencialmente não sendo tão curtos quanto o timeout.

Menos (muito menos) requisitos de garantia

Mas não apenas Kailua elimina os atrasos de finalidade de longo prazo devido a transações interativas de desafio-resposta, mas também elimina grande parte do colateral necessário para manter rollups! Os jogadores no jogo de bissecção devem apostar colaterais separados em cada instância do jogo em que jogam. Isso se deve principalmente ao fato de que um jogador pode perder em uma instância do jogo simplesmente por não responder a tempo, o que não indica nada sobre sua honestidade em geral. Notavelmente, Kailua supera essa limitação com disputas ZK! Em Kailua, se um jogador desafiar uma proposta e essa proposta posteriormente for comprovada como válida, então Kailua desqualifica esse jogador devido à sua desonestidade comprovada! Essa simples mudança significa que os desafiadores agora só precisam oferecer colateral para assumir o papel de um desafiador e, em seguida, emitir quantos desafios forem necessários, em vez de oferecer colateral separado por desafio ou jogo. Notavelmente, a mesma redução de colateral se aplica com segurança também aos proponentes devido ao mesmo raciocínio, sem medo de ataque por um proponente rico que possa inundar o sistema.

De gás para fumaça

No entanto, raramente tantas vantagens vêm de graça! Em comparação com rollups otimistas, há um custo adicional de publicação de dados nesse design híbrido que é necessário para remover as interações necessárias em um jogo de dissecção. Projetamos o Kailua para tornar esse custo DA insignificante em comparação com os custos de prova total em um ZK Rollup, levando o custo por transação em Kailua a ser inversamente relacionado ao TPS!

Em um rollup de Kailua onde um desafio/prova diz respeito a uma sequência de blocos de rollup K, o proponente de Kailua tem que publicar no máximo N/K hashes como “dados de checkpoint” ao propor uma transição de estado que avança o rollup por N blocos. K é o número de blocos não vazios cobertos por cada desafio/prova, e é um parâmetro configurável que determina os custos de disputa. Dizemos no máximo N/K, porque o número de checkpoints necessários pode ser amplamente reduzido se houver muitos blocos vazios em uma proposta.

No caso de um rollup relativamente ativo com muito poucos blocos vazios, o overhead acima seria negligenciável, pois seria um custo adicional de publicação de apenas 32/K bytes adicionais por bloco. Com K=1, por exemplo, para a mainnet da Optimism, isso equivale a publicar um único blob a cada 2 horas e 15 minutos, o que está em paridade comTaxa de proposta existente da mainnet OP, e bem abaixo doCustos do AD para tal período. No atual TPS e custo de $3 por blob, isso é menos de $0.0001 por tx!

No entanto, no caso de um rollup que experimenta baixa utilidade de espaço de bloco (por exemplo, devido a tempos de bloco muito baixos), o custo de publicar ingenuamente N/K hashes pode ser impraticável, mas Kailua não é ingênuo! Nesse caso, a condição para criar um ponto de verificação pode utilizar um segundo parâmetro, E, que denota o número máximo de blocos vazios que o ponto de verificação pode cobrir. Um ponto de verificação de 32 bytes (hash do bloco/estado) é então necessário para cobrir uma sequência de blocos que contenham no máximo E blocos vazios ou K blocos não vazios. Felizmente, E pode ser um número significativamente maior do que K, dependendo de quão barato é provar blocos vazios.

Usando Kailua Hoje

Kailua está passando por um rápido desenvolvimento e é adequado apenas para ambientes de teste e não para produção. Continuaremos a melhorar e evoluir o Kailua, adicionando novos recursos, otimizando custos e desempenho e possivelmente suportando mais pilhas rollup! Kailua é um projeto totalmente de código aberto publicado sob a RISC Zero.Github.

É fácil!

O Kailua CLI permite que você implante facilmente um OP devnet local e atualize-o para usar provas de falha ZK com apenas alguns comandos. Depois, você pode usar o CLI para lançar o proponente e o validador e interagir com seu devnet local como normalmente faria. Se você estiver interessado em testar o jogo de disputa real em caso de falhas, você pode usar o CLI para interagir anormalmente como você não teria e induzir algumas propostas defeituosas e observar o desafio do validador e derrubá-las usando o RISC Zero zkVM!

É prático

Finalmente, este não seria um post do blog RISC Zero sobre um novo lançamento sem algumas contagens de ciclos! A tabela abaixo mostra alguns benchmarks do OP Mainnet, que vêm com algumas ressalvas.

1. Esses números diferem do Zeth porque o mecanismo subjacente de derivação e execução é baseado puramente no Kona da Optimism, que foi projetado com algumas abstrações de alto nível em mente que beneficiarão nossas otimizações planejadas para adaptá-lo ao RISC Zero zkVM.
2. Cada prova é para a derivação e execução de um único bloco L2. A prova em lote de uma sequência de vários blocos pode ser otimizada para obter uma contagem de ciclos significativamente menor por bloco, compartilhando os custos de derivação de dados, que são relativamente significativamente maiores.
3. Temos uma linha de aceleradores criptográficos que em breve serão integrados ao zkVM, o que reduzirá significativamente os custos do ciclo de Kailua.

Apesar do aumento quase quádruplo nas contagens de ciclo em comparação com op-zeth, os custos de prova por transação nesta tabela são duas a cinco vezes melhores devido às melhorias no provador RISC Zero.

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