Die Blockchain-Technologie hat alle Lebensbereiche revolutioniert und ermöglicht sichere und transparente Transaktionen ohne Zwischenhändler. Trotz ihrer transformativen Wirkung bleibt die Integration realer Daten in Blockchain-Systeme eine anhaltende Herausforderung. Oracles spielen in diesem Prozess eine wichtige Vermittlerrolle und verbinden die Blockchain nahtlos mit externen Datenquellen. Allerdings verlassen sich traditionelle Orakel oft auf vertrauenswürdige Dritte, was Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Sicherheit aufkommen lässt.
Daher entstand eine neue und vielversprechende Lösung, nämlich das ZK-Orakel. Es nutzt die Leistungsfähigkeit von Zero-Knowledge Proofs (ZKP) voll aus, um diese Herausforderungen zu meistern. Dieser innovative Ansatz kombiniert geschickt die Vorteile von ZKP und Oracles, um ein höheres Maß an Datenschutz im Blockchain-Bereich zu gewährleisten.
Was ist ein Orakel?
Orakel fungieren als vertrauenswürdige externe Informationsquellen und stellen der Kette Informationen aus mehreren Datenbanken zur Verfügung, darunter Token-Preise, Transaktionsaktivitäten, Wallet-Guthaben usw. Oracles bieten eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (API), die die Durchführung von Berechnungen auf der Grundlage realer Ereignisse und Daten ermöglicht. Kurz gesagt: Orakel sammeln, fragen ab, verifizieren und verifizieren Daten aus mehreren Quellen und geben sie an intelligente Verträge weiter.
Traditionelle Oracle-Netzwerke wie Chainlink oder The Graph stützen sich jedoch häufig auf Absteckmechanismen, bei denen Knoten Vermögenswerte abstecken müssen, um teilnehmen zu können. Dieser Ansatz unterliegt inhärenten Einschränkungen, insbesondere im Hinblick auf Vertrauen und Manipulationsanfälligkeit.
Hier kommen ZK-Orakel ins Spiel. Durch die innovative Integration von ZKP wird erwartet, dass sich die Effizienz und Glaubwürdigkeit von Orakeln völlig verändert.
Was ist also ein ZK-Orakel?
ZK Oracle, die Abkürzung für Zero-Knowledge Oracle, integriert ZKP geschickt mit Smart Contracts, um eine flexible On-Chain-/Off-Chain-Lösung aufzubauen. Dieser innovative Ansatz verbessert die Effizienz und Sicherheit von Orakeln im Blockchain-Ökosystem und ermöglicht kostengünstiges Off-Chain-Computing und -Speicherung.
Um die Herausforderungen traditioneller Orakel zu bewältigen, bieten ZK-Orakel mehrere Lösungen:
1. Bauen Sie ein autonomes Netzwerk auf.
2. Verbessern Sie die Sicherheit der Basisschicht.
3. Übernehmen Sie ein 1-von-N-Vertrauensmodell, um sicherzustellen, dass Systemfunktionen gewährleistet werden können, solange mindestens ein Knoten wie erwartet funktioniert.
4. Dezentralisierung stärken.
5. Weisen Sie Rechenleistung effizient zu, um Verschwendung zu minimieren.
Der wesentliche Vorteil von ZK-Orakeln besteht darin, den Datenschutz zu schützen und gleichzeitig die Integrität und Authentizität der übermittelten Informationen sicherzustellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Orakeln, die Daten öffentlich an die Blockchain senden, bieten ZK-Orakel einzigartige Vorteile, indem sie Beweise für die Daten liefern, ohne die Daten selbst offenzulegen. Dies eignet sich besonders gut für Anwendungsfälle, die eine sorgfältige Balance zwischen Transparenz und Datenschutz erfordern.
Die Architektur des ZK-Orakels
Laut Gu und Nawab umfasst die Architektur des ZK-Orakels die folgenden einzigartigen Komponenten:
1. Datenquellen: Diese Entitäten sammeln oder generieren Rohdaten aus verschiedenen Quellen (z. B. IoT-Geräten) und dienen als Ausgangspunkt für den Rechenprozess.
2. Off-Chain-Prüfer: Diese Entitäten erhalten Rohdaten von der Datenquelle und führen Berechnungen durch. Durch die Verwendung von zk-SNARK-Berechnungen (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Proof of Knowledge) generieren sie Beweise, die zur Bestätigung ihrer Berechnungen verwendet werden.
3. Verbraucher: Durch die Interaktion mit der Blockchain über intelligente Verträge übermitteln Verbraucher Lese- und Schreibanfragen. Sie verlassen sich auf Daten und Beweise, die von Prüfern außerhalb der Kette bereitgestellt werden, um fundierte Entscheidungen zu treffen.
4. Smart Contract: Verantwortlich für die Überprüfung und Pflege des mit den Berechnungsergebnissen und ZK-Proof-Daten verbundenen Digests. Der Smart Contract stellt die Integrität des ZK-Proofs sicher. Sie implementieren außerdem eine Strafstrategie, wenn ungültige Beweise gefunden werden.
Beschleunigen Sie die Erstellung von ZK-Proofs mit fortschrittlichen Stapelverarbeitungsalgorithmen
Gu und Nawab schlugen einen Batch-Algorithmus zur Beschleunigung der ZK-Proof-Generierung vor, der sowohl horizontale als auch vertikale Batch-Techniken verwendet. Beim horizontalen Stapeln werden mehrere Beweise zu einem einzigen Beweis zusammengefasst, während beim vertikalen Stapeln ähnliche Berechnungen zu einem einheitlichen Beweis zusammengefasst werden. Diese Strategien verbessern die Effizienz der ZK-Proof-Erstellung erheblich, mit bis zu 550-fachen Leistungsverbesserungen im Vergleich zu Standardmethoden.
Praktische Anwendungsgebiete
Das ZK-Orakel hat seine Vielseitigkeit in verschiedenen Bereichen unter Beweis gestellt. Die spezifischen Anwendungen sind wie folgt:
1. Preisinformationsquelle: In DeFi-Anwendungen vereinfachen ZK-Orakel den Betrieb von Preisinformationsquellen, wodurch die Notwendigkeit kontinuierlicher Aktualisierungen und teurer Speicherung in der Blockchain entfällt.
2. Sichere Datenquelle: ZK Oracle bietet eine sichere Möglichkeit, Datenquellen von nicht kooperierenden Parteien zu erhalten. So können Nutzer beispielsweise Zero-Knowledge-Nachweise über ihre Bankguthaben erstellen, ohne sensible Daten preiszugeben. Diese dienen als Sicherheit für die Aufnahme von Krediten im dezentralen Finanzsektor und stärken das Vertrauen in Finanztransaktionen.
3. Vertrauliches Abstimmungssystem: ZK-Orakel können auf vertrauliche Abstimmungssysteme angewendet werden, um überprüfbare Ergebnisse zu erzielen, ohne einzelne Stimmen preiszugeben.
4. Identitätsüberprüfung: Im Szenario der Identitätsüberprüfung bietet ZK Oracle wertvolle Unterstützung bei der Identitätsüberprüfung. Sie authentifizieren Benutzer, ohne komplexe Details ihrer Datensätze preiszugeben, und gewährleisten so einen auf Sicherheit und Datenschutz ausgerichteten Ansatz.
5. Lieferkettensystem: ZK Oracle erleichtert die Überprüfung der Produktauthentizität, ohne dass proprietäre Informationen preisgegeben werden. Diese Anwendung sorgt für Vertrauen und Transparenz in Lieferkettenprozessen.
Überblick über das Projekt zum Aufbau von ZK Oracle
Hyper Oracle
Hyper Oracle konzentriert sich auf den Aufbau eines exklusiven ZK-Oracle-Netzwerks für die Ethereum-Blockchain. Das System extrahiert effizient Daten aus jedem Ethereum-Block, verwendet zkPoS zum Abruf und nutzt programmierbare zkGraphs, die von zkWASM unterstützt werden, zur Datenverarbeitung. Der gewählte Ansatz gewährleistet eine sichere und vertrauensminimierte Off-Chain-Berechnung durch ZK-Technologie. Dieser innovative Ansatz schafft nicht nur die Möglichkeit, Ethereum Smart Contracts zu erweitern, sondern gibt ihnen auch die Möglichkeit, komplexe Aufgaben wie Automatisierung und maschinelles Lernen zu bewältigen.
Mina-Protokoll
(0)1Labs baut als Partner des Mina-Protokoll-Ökosystems aktiv ein ZK-Orakel auf. Was Minas ZK-Orakel einzigartig macht, ist sein einzigartiges zweistufiges Ausführungsmodell, das von zkApps koordiniert wird. Die ersten Schritte umfassen eine Off-Chain-Verifizierung, die Bestätigung des Vorhandenseins spezifischer Informationen und abgeschlossener Berechnungen. Diese Off-Chain-Verifizierung ermöglicht es, lokalisierte Berechnungen auf einzelnen Maschinen durchzuführen.
Nehmen Sie als Beispiel Preisinformationsquellen: Benutzer können flexibel mehrere vertrauenswürdige APIs abfragen, Durchschnittspreise berechnen und komplexe Off-Chain-Vorgänge durchführen. Über das ZK-Orakel können Nutzer Preise abfragen, ohne dass Gebühren anfallen, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist. Erst nachdem die gewünschten Ergebnisse erzielt wurden, erfolgt die Ausführung in der Kette, was ein schlankeres und kostengünstigeres Architekturdesign ermöglicht. Dieses einzigartige zweistufige Ausführungsmodell gibt es nur bei ZK Oracle auf Mina und bietet eine leistungsstarke Methode für die sichere und effiziente Interaktion mit Off-Chain-Daten.
Nil-Stiftung
Im August 2023 kündigte Lido Finance, ein Pionier auf dem Gebiet des Liquiditätseinsatzes, einen wichtigen Plan an. Das Unternehmen gab bekannt, dass es den Lido Grant verwenden wird, um die Nil Foundation, ein Ethereum-Forschungs- und Entwicklungsunternehmen, für die Entwicklung von ZK-Orakeln zu finanzieren. Das ausdrückliche Ziel dieser strategischen Zusammenarbeit besteht darin, vertrauensminimierende Plausibilitätsprüfungen für die Buchhaltungsberichte von Lido Finance einzurichten und so letztendlich die Liquidität von Lido Finance zu stärken. Insbesondere werden Beweise für ZK-Orakelberechnungen direkt von der Ethereum Virtual Machine (EVM) mithilfe von Proof Market signiert, einer kürzlich eingeführten Gateway-Schnittstelle, die eine nachweisbare rechnerische Zusammensetzbarkeit für alle EVM-Anwendungen gewährleistet, was einen erheblichen Fortschritt in diesem Bereich darstellt.
Die Zukunftsaussichten von ZK Oracles
Während sich ZK-Orakel in der Orakelwelt einen Namen machen, gibt es noch einige Herausforderungen, die angegangen werden müssen. Die Komplexität zwischen Quellen, Knoten und Benutzern im Drei-Wege-Handshake-Protokoll erfordert weitere Forschung und Entwicklung, um das System zu optimieren. Einige Teams, wie Mina, arbeiten aktiv daran, diese Herausforderungen anzugehen, aber es wird Zeit brauchen.
Mit seinen einzigartigen Vorteilen und vielfältigen Anwendungsszenarien stehen ZK Oracles an vorderster Front bei der Revolutionierung des Blockchain-Systems. Sie haben das Potenzial, vertrauenswürdige und dezentrale Anwendungen zu unterstützen, die auf genauen und überprüfbaren Off-Chain-Daten basieren, was einen großen Fortschritt im Bereich der Blockchain-Technologie darstellt. Der Entwicklungspfad des ZK-Orakels steht nicht nur für Innovation, sondern definiert auch die Art und Weise neu, wie wir das Blockchain-System verstehen und mit ihm interagieren.
