Аналіз технології zkTLS: нове рішення Web3, що поєднує zk-SNARKs та TLS

Нещодавно, під час дослідження нових напрямків проектів, я познайомився з новим технологічним стеком - zkTLS. Це інноваційна технологія, що поєднує zk-SNARKs (ZKP) та протокол безпеки передачі (TLS), що в основному застосовується в середовищі віртуальних машин на блокчейні Web3. Вона здатна перевіряти достовірність даних HTTPS поза мережею без необхідності довіряти третім особам, включаючи надійність джерела даних, цілісність даних та своєчасність. Завдяки цьому механізму криптографічної реалізації, zkTLS забезпечує надійний доступ до ресурсів Web2 HTTPS поза мережею для смарт-контрактів на блокчейні, ефективно розриваючи проблему ізоляції даних.

Вступ до протоколу TLS

Щоб глибше зрозуміти цінність zkTLS, спочатку потрібно ознайомитися з протоколом TLS. TLS( протокол передачі безпеки ) використовується для надання шифрування, автентифікації та цілісності даних в мережевій комунікації, забезпечуючи безпечну передачу даних між клієнтом(, таким як браузер), і сервером(, таким як веб-сайт). Протокол HTTPS насправді реалізується на основі протоколу HTTP з використанням протоколу TLS, він гарантує конфіденційність та цілісність передачі інформації, а також робить справжність сервера перевірною.

Протокол TLS головним чином вирішує такі проблеми:

1. Захист даних за допомогою симетричного шифрування (, такого як AES, ChaCha20), щоб запобігти підслуховуванню інформації.
2. Використання цифрового сертифіката, виданого третьою стороною (, наприклад X.509 сертифіката ) для перевірки особи сервера, щоб запобігти атакам людини посередині.
3. Використання HMAC( хеш-автентифікаційного коду) або AEAD( автентифікованого шифрування) для забезпечення цілісності даних та запобігання їх підробці.

Процес обміну даними протоколу TLS поділяється на етапи рукостискання та передачі даних. На етапі рукостискання клієнт та сервер погоджують безпечні параметри та встановлюють зашифровану сесію, тоді як на етапі передачі даних використовується сеансовий ключ для зашифрованого зв'язку.

Переваги zkTLS

Хоча протокол TLS широко використовується в мережі Web2, він створює виклики для розробки додатків Web3. Смарт-контракти на ланцюзі не можуть безпосередньо отримувати доступ до даних поза ланцюгом, що робиться для забезпечення відстежуваності даних та безпеки механізму консенсусу. Для вирішення цієї проблеми з'явилися деякі проекти оракулів, такі як Chainlink та Pyth, які діють як міст між даними на ланцюзі та даними поза ланцюгом, щоб подолати ізоляцію даних.

Однак, існує дві основні проблеми з рішеннями щодо отримання даних на основі оракулів:

1. Висока вартість: Для забезпечення достовірності даних проекти оракулів зазвичай використовують механізм консенсусу PoS, що вимагає значних заставних коштів, водночас у процесі обміну даними існує велика кількість надмірності, що додатково підвищує витрати.
2. Низька ефективність: консенсус PoS потребує певного часу, що призводить до значної затримки між даними в ланцюгу та реальними даними поза ланцюгом, що робить його непридатним для сценаріїв з високою частотою доступу.

Технологія zkTLS була створена для вирішення цих проблем. Вона вводить алгоритм zk-SNARKs, що дозволяє смарт-контрактам на блокчейні безпосередньо перевіряти, що дані, надані певним вузлом, дійсно походять з конкретного HTTPS-ресурсу і не були змінені, що дозволяє уникнути високих витрат на використання традиційних оракулів через алгоритм консенсусу.

Принцип роботи zkTLS

Основна ідея zkTLS полягає в використанні криптографії для захисту, замість традиційних оракулів, що ґрунтуються на механізмах консенсусу, які мають високі витрати на забезпечення доступності даних. Конкретно кажучи, він вводить zk-SNARKs, щоб розрахувати дані, отримані з запитів до ресурсів HTTPS на позашлейфових релейних вузлах, інформацію про підтвердження відповідних CA-сертифікатів, тимчасові докази та докази цілісності даних, генеруючи Proof. Одночасно на ланцюзі підтримуються необхідна інформація для перевірки та алгоритми перевірки, що дозволяє смарт-контрактам перевіряти достовірність, актуальність даних та надійність джерела даних без розкриття ключової інформації.

Перспективи застосування zkTLS

технологія zkTLS значно знизила вартість досягнення доступності ресурсів Web2 HTTPS, що відкриває можливості для багатьох нових потреб:

1. Знизити вартість отримання цін на довгі активи в ланцюгу
2. Використання авторитетних веб-сайтів Web2 для проведення KYC на ланцюгу, оптимізація рішення DID
3. Покращення технічної архітектури дизайну Web3 ігор

Однак zkTLS також створює виклики для існуючих Web3 компаній, особливо для основних проектів оракулів. Щоб впоратися з цими змінами, такі гіганти галузі, як Chainlink, Pyth тощо, активно досліджують відповідні напрямки, намагаючись зберегти домінуючу позицію в умовах технологічної ітерації, одночасно досліджуючи нові бізнес-моделі, такі як перехід з оплати за часом на оплату за використання, надання Compute as a service тощо.

Наразі основними викликами, з якими стикається zkTLS, є схожими з більшістю ZK проектів, а саме, як знизити витрати на обчислення для досягнення комерційної цінності. Завдяки постійному розвитку технологій, zkTLS має потенціал відігравати все більш важливу роль у сфері Web3, надаючи розробникам більше можливостей для інновацій.