Phân tích công nghệ zkTLS: Giải pháp Web3 mới kết hợp zk-SNARK và TLS

Gần đây, khi nghiên cứu hướng đi của dự án mới, tôi đã tiếp cận một công nghệ mới - zkTLS. Đây là một công nghệ đổi mới kết hợp giữa zk-SNARK (ZKP ) và giao thức bảo mật tầng truyền tải (TLS ), chủ yếu được ứng dụng trong môi trường máy ảo trên chuỗi của Web3. Nó có khả năng xác minh tính xác thực của dữ liệu HTTPS bên ngoài mà không cần tin tưởng vào bên thứ ba, bao gồm độ tin cậy của nguồn dữ liệu, tính toàn vẹn của dữ liệu và tính kịp thời. Thông qua cơ chế thực hiện mật mã này, zkTLS cung cấp khả năng truy cập đáng tin cậy vào tài nguyên HTTPS Web2 bên ngoài cho các hợp đồng thông minh trên chuỗi, hiệu quả phá vỡ vấn đề đảo dữ liệu.

Giới thiệu về giao thức TLS

Để hiểu sâu về giá trị của zkTLS, chúng ta cần hiểu trước về giao thức TLS. TLS( giao thức bảo mật tầng truyền tải) được sử dụng để cung cấp mã hóa, xác thực và toàn vẹn dữ liệu trong giao tiếp mạng, đảm bảo việc truyền tải dữ liệu an toàn giữa khách hàng( như trình duyệt) và máy chủ( như website). Giao thức HTTPS thực tế được xây dựng trên nền tảng giao thức HTTP sử dụng giao thức TLS, nó đảm bảo tính riêng tư và toàn vẹn của việc truyền tải thông tin, đồng thời làm cho tính xác thực của máy chủ trở nên có thể xác minh.

Giao thức TLS chủ yếu giải quyết các vấn đề sau:

1. Bảo vệ dữ liệu bằng mã hóa đối xứng ( như AES, ChaCha20), ngăn chặn thông tin bị nghe lén.
2. Sử dụng chứng chỉ số được cấp bởi bên thứ ba ( như chứng chỉ X.509 ) để xác thực danh tính máy chủ, ngăn chặn tấn công trung gian.
3. Sử dụng HMAC( mã xác thực thông điệp băm) hoặc mã hóa xác thực AEAD( để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu, ngăn chặn sự giả mạo.

Quá trình trao đổi dữ liệu của giao thức TLS được chia thành hai giai đoạn: giai đoạn bắt tay và giai đoạn truyền dữ liệu. Trong giai đoạn bắt tay, máy khách và máy chủ thương lượng các tham số bảo mật và thiết lập phiên mã hóa, trong khi giai đoạn truyền dữ liệu sử dụng khóa phiên để thực hiện giao tiếp mã hóa.

Lợi ích của zkTLS

Mặc dù giao thức TLS được áp dụng rộng rãi trong mạng Web2, nhưng nó đã mang lại những thách thức cho việc phát triển ứng dụng Web3. Hợp đồng thông minh trên chuỗi không thể truy cập trực tiếp dữ liệu ngoài chuỗi, điều này nhằm đảm bảo tính khả truy cập và an toàn của cơ chế đồng thuận. Để giải quyết vấn đề này, một số dự án oracle như Chainlink và Pyth đã ra đời, chúng đóng vai trò như cầu nối giữa dữ liệu trên chuỗi và dữ liệu ngoài chuỗi để phá vỡ các hòn đảo dữ liệu.

Tuy nhiên, có hai vấn đề chính tồn tại trong giải pháp thu thập dữ liệu dựa trên oracle:

1. Chi phí cao: Để đảm bảo tính xác thực của dữ liệu, các dự án oracle thường áp dụng cơ chế đồng thuận PoS, điều này yêu cầu một lượng lớn vốn được đặt cọc, đồng thời trong quá trình trao đổi dữ liệu có nhiều sự dư thừa, làm tăng thêm chi phí.
2. Hiệu suất thấp: Đồng thuận PoS cần một khoảng thời gian nhất định, dẫn đến dữ liệu trên chuỗi và dữ liệu thực tế bên ngoài chuỗi có độ trễ lớn, không phù hợp với các tình huống truy cập tần suất cao.

Công nghệ zkTLS ra đời chính là để giải quyết những vấn đề này. Nó thông qua việc giới thiệu thuật toán zk-SNARK, cho phép hợp đồng thông minh trên chuỗi trực tiếp xác minh rằng dữ liệu mà một nút cung cấp thực sự đến từ nguồn HTTPS cụ thể và không bị thay đổi, từ đó tránh được chi phí sử dụng cao do thuật toán đồng thuận của các oracle truyền thống.

Cơ chế hoạt động của zkTLS

Ý tưởng cốt lõi của zkTLS là sử dụng mật mã để bảo vệ thay vì chi phí cao của cơ chế đồng thuận mà các oracle truyền thống mang lại cho tính khả dụng của dữ liệu. Cụ thể, nó giới thiệu zk-SNARK để tính toán dữ liệu nhận được từ yêu cầu tài nguyên HTTPS của các nút trung gian ngoài chuỗi, thông tin xác thực chứng chỉ CA liên quan, bằng chứng thời gian và bằng chứng toàn vẹn dữ liệu, tạo ra Proof. Đồng thời, nó duy trì các thông tin xác thực cần thiết và thuật toán xác thực trên chuỗi, cho phép hợp đồng thông minh xác thực tính xác thực, tính kịp thời và độ tin cậy của nguồn dữ liệu mà không làm lộ thông tin quan trọng.

Triển vọng ứng dụng của zkTLS

Công nghệ zkTLS đã giảm đáng kể chi phí để đạt được tính khả dụng của tài nguyên HTTPS Web2, điều này mở ra khả năng cho nhiều nhu cầu mới:

1. Giảm chi phí thu thập giá trên chuỗi của tài sản dài đuôi
2. Sử dụng các trang web uy tín trong thế giới Web2 để thực hiện KYC trên chuỗi, tối ưu hóa giải pháp DID
3. Cải tiến thiết kế kiến trúc kỹ thuật của trò chơi Web3

Tuy nhiên, zkTLS cũng mang đến những thách thức cho các doanh nghiệp Web3 hiện tại, đặc biệt là các dự án oracle hàng đầu. Để đối phó với sự thay đổi này, các ông lớn trong ngành như Chainlink, Pyth đang tích cực nghiên cứu các hướng liên quan, cố gắng duy trì vị thế dẫn đầu trong quá trình phát triển công nghệ, đồng thời khám phá các mô hình kinh doanh mới, như chuyển từ tính phí theo thời gian sang tính phí theo mức sử dụng, cung cấp Compute as a service, v.v.

Hiện tại, zkTLS đang đối mặt với những thách thức chính tương tự như hầu hết các dự án ZK khác, đó là làm thế nào để giảm chi phí tính toán nhằm đạt được giá trị thương mại. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, zkTLS được kỳ vọng sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong lĩnh vực Web3, cung cấp cho các nhà phát triển nhiều khả năng đổi mới hơn.