zkTLS: міст між смартконтрактами у блокчейні та поза блокчейном даними

Нещодавно я зіштовхнувся з новим технологічним стеком у процесі проектування продукту — zkTLS, що є інноваційною технологією, яка поєднує нульове знання (ZKP) та протокол безпеки транспортного рівня (TLS). У сфері Web3 zkTLS в основному використовується в у блокчейні віртуальному середовищі, що дозволяє перевіряти достовірність поза блокчейном HTTPS даних без необхідності довіряти третім сторонам. Ця перевірка включає три аспекти: надійність джерела даних, цілісність даних та своєчасність даних. Завдяки цьому криптографічному механізму zkTLS дозволяє у блокчейні смартконтрактам надійно отримувати доступ до поза блокчейном Web2 HTTPS ресурсів, тим самим зламуючи обмеження інформаційних островів.

Огляд протоколу TLS

Щоб глибше зрозуміти цінність технології zkTLS, нам спочатку потрібно ознайомитися з протоколом TLS. TLS (протокол безпеки транспортного рівня) забезпечує шифрування, аутентифікацію та захист цілісності даних у мережевому зв'язку, гарантуючи безпечну передачу даних між клієнтом і сервером. Саме тому деякі веб-сайти використовують префікс https, а не http, і браузер буде попереджати про небезпеку при відвідуванні веб-сайтів з http.

HTTPS насправді базується на HTTP і використовує протокол TLS для забезпечення конфіденційності та цілісності передачі інформації, а також робить можливим перевірку справжності сервера. У порівнянні, протокол HTTP передає дані у відкритому вигляді та не може перевірити справжність сервера, що створює наступні ризики безпеки:

1. Інформація може бути перехоплена третіми особами, що призведе до витоку особистих даних.
2. Неможливо перевірити автентичність сервера, запит може бути перехоплений зловмисними вузлами
3. Неможливо перевірити цілісність повернутої інформації, що може бути викликано втратою даних через мережеві причини

Протокол TLS вирішує ці проблеми наступними способами:

1. Використовуйте симетричне шифрування (таке як AES, ChaCha20) для захисту даних, щоб запобігти прослуховуванню
2. Перевірка ідентичності сервера за допомогою цифрових сертифікатів, виданих третьою стороною, для запобігання атакам посередників
3. Використовуйте HMAC або AEAD для забезпечення того, що дані не були змінені.

Процес HTTPS зв'язку поділяється на два етапи: рукостискання та передачу даних. Етап рукостискання включає чотири кроки:

1. Клієнт відправляє повідомлення ClientHello, яке містить підтримувані версії TLS, алгоритми шифрування та іншу інформацію.
2. Сервер відповідає на повідомлення ServerHello, обирає алгоритм шифрування та надсилає сертифікат та іншу інформацію
3. Клієнт перевіряє серверний сертифікат, обчислює спільний ключ і надсилає повідомлення Finished
4. Сторони починають використовувати узгоджений сеансовий ключ для шифрованого зв'язку

Ця технологія, широко використовувана у Web2, викликає труднощі при розробці додатків Web3. Смартконтракти у блокчейні не можуть безпосередньо отримувати доступ до поза блокчейном даних, оскільки це вплине на можливість відстеження даних та безпеку механізму консенсусу. Для вирішення цієї проблеми з'явилися такі проекти, як Chainlink та Pyth, які, виконуючи роль релейного моста, допомагають подолати ізоляцію даних.

Переваги zkTLS

Однак, рішення щодо отримання даних на основі оракулів має дві основні проблеми:

1. Високі витрати: підтримка механізму консенсусу PoS вимагає великих обсягів стейкінгових коштів, взаємодія даних має надмірність.
2. Низька ефективність: консенсус PoS потребує часу, що призводить до затримки даних у блокчейні

Технологія zkTLS з'явилася внаслідок впровадження алгоритму нульових знань, що дозволяє у блокчейні смартконтрактам безпосередньо перевіряти дані, надані вузлами. Цей підхід уникає високих витрат на використання традиційних оракулів через алгоритм консенсусу.

Основна ідея zkTLS полягає в використанні криптографії для захисту замість традиційних механізмів консенсусу, щоб знизити витрати на доступність даних. Конкретно, він генерує Proof, що містить ресурси HTTPS, інформацію про перевірку сертифікатів CA, часові докази та докази цілісності даних, і підтримує необхідну інформацію для перевірки та алгоритми у блокчейні, що дозволяє смартконтрактам перевіряти правдивість, своєчасність і надійність даних без розкриття ключової інформації.

Ця технічна пропозиція значно знизила вартість досягнення доступності ресурсів Web2 HTTPS, відкриваючи можливості для багатьох нових потреб, таких як зниження вартості отримання цін на довгі хвости активів у блокчейні, використання авторитетних веб-сайтів Web2 для KYC у блокчейні, а також оптимізація проектування технічної архітектури DID та ігор Web3.

Стикаючись з викликами, які постають через zkTLS, існуючі проекти-оракули, такі як Chainlink і Pyth, також активно займаються відповідними дослідженнями, намагаючись зберегти лідируючі позиції в технічній еволюції. Водночас з'являються нові бізнес-моделі, такі як перехід від оплати за часом до плати за використання, надання обчислень як послуги тощо. Звичайно, як і у більшості проектів ZK, основний виклик zkTLS все ще полягає в тому, як знизити витрати на обчислення, щоб він мав комерційну цінність.

Отже, під час розробки продукту слід звертати увагу на розвиток zkTLS та відповідно інтегрувати цей технологічний стек, що може призвести до нових проривів в інноваціях бізнесу та технічній архітектурі.