對齊層介紹

對齊層介紹

在早期，以太坊並沒有特別為零知識證明（ZK-Proofs）技術而設計。隨著區塊鏈技術的不斷發展，將新功能集成到以太坊中以改進其證明系統已成為一個技術上具有挑戰性且進展緩慢的過程。面對這些挑戰，Aligned Layer 項目旨在將以太坊轉化為高性能且具有成本效益的 SNARK 驗證平台。

Align Layer致力於擴展乙太坊的零知識證明功能，將多樣化和創新功能集成到乙太坊生態系統中。該專案利用可驗證的計算方法和乙太坊的安全功能為未來的無信任應用程式提供基礎設施。

通過對齊層，以太坊的證明驗證過程將變得更加快速和具有成本效益，預計驗證成本將減少90％。這種顯著的成本降低提高了處理效率，降低了用戶參與的經濟門檻，使更多開發者和用戶受益。

對齊層是在EigenLayer之上建立的高效驗證層。它利用EigenLayer的抵押機制提供經濟安全和信任。這使得對齊層能夠通過聚合和驗證多個證明系統，而不改變核心以太坊協議，實現低成本、高效率的驗證。同時，EigenLayer促進以太坊的開放創新，允許開發人員引入新的證明技術，以增強系統的可擴展性和靈活性。

創始成員介紹

團隊由以下四名成員組成：最左邊的是創始人羅伯托·何塞·卡塔蘭（Roberto José Catalán），畢業於布宜諾斯艾利斯技術學院。他是LambdaClass的高級軟體開發人員，並創立了另一家公司。第二個是費德里科·卡羅內（Federico Carrone），致力於推動以太坊生態系統的創新和發展。第三個是迭戈·金斯頓（Diego Kingston），Aligned Layer的創始人兼研究總監。最左邊的是馬羅·托斯卡諾（Mauro Toscano），該公司的創始人和工程總監，成功推動了該項目的技術方向和實施策略。

來源：對齊層

零知證明介紹

零知證明介紹

零知證明（ZKP）是在1985年由Shafi Goldwasser和其他人在《The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems》一文中引入的數學算法。在零知證明中，證明者提供了一個只有他們能夠生成的數學證明，而驗證者可以使用這個證明來驗證陳述的真實性。然而，驗證者不能使用這個證明來重建原始信息。

因此，零知識證明在處理敏感信息或證明者不希望驗證者獲取詳細信息時非常有用。例如，許多DeFi項目使用ZKP為用戶提供增強的隱私和安全性，在貸款、借貸和交易等領域應用它。

此外，需要注意的是，零知識證明是概率性的而不是確定性的證明，但某些技術可以將錯誤率降低到可忽略的水平。

零知識證明的特性

完整性: 如果陳述是真實的，誠實的證明者將始終能夠說服誠實的驗證者。換句話說，「真實的陳述不能是假的。」一個正確的陳述應該能夠說服驗證者。

健全性：如果陳述是錯誤的，在大多數情況下，試圖欺騙的證明者無法使誠實的驗證者相信這個錯誤的陳述。換句話說，“錯誤的陳述不能是真實的。”

零知識：如果陳述為真，在確認陳述的真實性後，驗證者無法獲得任何關於該陳述真實性以外的額外信息。這種方法保護了證明者的隱私，並避免了任何潛在的信息洩露。

零知識證明的例子

身份驗證

在互聯網上，證明身份通常需要像姓名和出生日期這樣的敏感信息，這可能導致個人數據泄露。我們可以通過區塊鏈技術為每個用戶創建一個獨特的加密數字識別符，建立分散式身份驗證系統。該系統確保身份證明不會在未經用戶知曉的情況下被篡改或濫用。零知識證明允許用戶有效地證明其身份，而無需披露個人信息，從而顯著簡化驗證過程，減少集中化數據存儲的風險。此外，零知識證明可以用於建立私人信譽系統，允許用戶利用來自Facebook、Twitter和GitHub等平台的信譽證明，而無需透露具體的社交媒體帳戶。

匿名支付

在传统的支付系统中，交易细节通常会被多个方​​面（包括支付服务提供商、银行和政府机构）所了解，这可能会危及用户的隐私。虽然加密货币使用点对点交易来避免第三方监视，但大多数公共区块链都会公开显示交易。这意味着即使具有匿名地址，人们也可以通过地址关联或交易所的KYC程序追踪特定交易。一旦知道了钱包地址，其账户余额和交易历史就会变得可见。

零知證明技術在三個層面上提供匿名支付解決方案：隱私幣、隱私應用和以隱私為重點的區塊鏈。例如，像Zcash這樣的隱私幣使用零知證明技術來隱藏交易詳細信息，包括發件人和收件人地址、交易金額和時間戳。同樣，建立在以太坊上的去中心化應用Tornado Cash使用零知證明來模糊交易詳細信息，從而提高交易隱私性。

ZK（零知識）的重要發展

zk-SNARKs

ZK-SNARKs是一种专门的零知识证明技术，可以在不透露任何有关该语句的附加信息的情况下进行验证。该技术已应用于区块链支付系统，如Zcash和JPMorgan。

此外，ZK-SNARKs 提升了區塊鏈網絡的效率和可擴展性。在傳統區塊鏈中，確保交易的正確性需要每個節點重複驗證每筆交易，這是耗時的並且限制了網絡的可擴展性。ZK-SNARKs 通過驗證離線計算的正確性，避免了節點需要逐步回放計算的步驟。這減少了交易數據存儲的需求，並顯著提高了網絡處理速度。

使用ZK-SNARKs需要進行一次信任設置過程，其中一個鍵生成器使用算法和秘密參數來生成兩個重要的公鑰：一個用於創建證明，另一個用於驗證。此過程存在潛在風險，例如秘密參數的泄漏，這可能被用來生成虛假的證明。因此，學術界正在積極研究在ZK-SNARKs中消除對信任設置的依賴以提高安全性的方法。

zk-Rollups

零知識 Rollup 是使用零知識證明技術將計算轉移到鏈下，從而減輕網絡負擔。作為以太坊的第二層“擴容解決方案”，它可以顯著增加交易吞吐量，同時保持低交易費用。例如，2022 年，BNB Chain 推出了基於 zkRollup 架構的 zkBNB 測試網。zkBNB 將數百筆交易在鏈下捆綁成一批，生成密碼證明以確認所有交易的正確性。這種技術平衡了可擴展性和安全性，適用於需要大規模和低延遲交易的環境。

最初設計的乙太坊虛擬機（EVM）沒有考慮使用零知識證明技術。乙太坊創始人Vitalik Buterin認為，zk-Rollup的技術實現在短期內相對複雜。

zk-Rollup和Aligned Layer的挑戰

zk-RollUp 仍然面臨一些挑戰，包括流動性和使用者分散、EVM 限制導致的更高驗證成本以及難以跟上證明系統創新的步伐。換句話說，當前的基礎設施並非旨在成為通用驗證器。EigenLayer允許開發人員在乙太坊的信任層上創建新協定，打破EVM限制並促進開放式創新。可以引入新的基礎設施來加速乙太坊的發展，而無需修改底層協定。

Aligned Layer作為一個通用的驗證層，旨在通過創建專門設計用於zk證明的層，成為網絡的主要基礎設施。這使開發人員能夠訪問快速、具有成本效益、可擴展的分散式驗證網絡。通過EigenLayer的重新抵押功能，將支持以太坊。這種方法減少了對波動價格的依賴，並改善了橋接和整體用戶體驗。此外，Aligned Layer通過可驗證的計算推動了以太坊的創新，集成了新的自定義證明系統，降低了驗證成本，增強了開發人員的友好性，從而促進了無信任應用的創新。

現有技術的困難

原始區塊鏈的缺點

原始設計的區塊鏈的一個缺點是，增加更多硬體並不會使系統更快。這是因為每個節點都必須重新執行計算。零知識證明（ZK-證明）通過允許使用額外硬體快速檢查複雜計算來解決此問題。零知識證明的核心思想是驗證一個短字符串（通常在kB的量級，比證明語句所需的所有信息小得多），使驗證時間相對於計算規模呈對數增長，𝑂 (log 𝑛)，其中(n)是計算步驟的數量。

雖然理論上已經有了很長時間的瞭解，但實際可行性直到2014年後才出現。自那時以來，密碼學和證明理論迅猛發展，出現了不同的有限域、橢圓曲線、雜湊函數和多項式承諾方案等先進技術。這些發展帶來了證明和驗證時間以及證明尺寸方面的權衡。

零知識 Layer 2 (zk-rollups)

零知識層2解決方案（如zkSync、Starknet和Polygon）擴展了以太坊的功能，使其更快、更便宜，同時保持其安全性保證。

• ZK-rollups更有效地利用區塊空間，降低成本。
• Rollups將執行外包給一個或一組節點，通過EVM合約向以太坊提供計算，並依靠加密經濟學和加密保證來信任以太坊。

然而，它们也会产生流动性和用户碎片化等问题，例如需要进行桥接，这会增加成本并复杂化用户体验。使用当前的解决方案，如果您在可验证计算的基础上构建应用程序，那么您只能构建受可验证计算层信任的应用程序。EigenLayer允许创建继承以太坊信任的应用程序，而无需在区块链本身之上构建应用程序。您可以使用不同的共识机制来创建新的区块链。

此外，EigenLayer 還支持構建去中心化系統，例如橋接，數據可用性，MEV，甚至 ZK 驗證層（例如 Aligned Layer）。簡而言之，EigenLayer 使用與其他第二層解決方案不同的解決方案來擴展以太坊的功能。

EigenLayer的創新

再抵押機制

EigenLayer引入了一种新的再抵押机制，允许以太坊质押者使用相同的质押资产参与多个应用，即主动验证服务（AVS）。质押者可以从多个应用中获得额外的奖励，而不会产生显著的额外成本，从而增强了他们的参与度和整体网络安全性。

多樣化的應用場景：EigenLayer 支援建構各種應用，包括資料可用性層、去中心化序列器、Oracle、Opt-In MEV 管理和 Rollups 的快速模式橋。這種多樣性不僅擴展了以太坊生態系統的功能，也為開發人員提供了更靈活的創新平台，可設計出針對不同需求的更有效解決方案。

擴展以太坊的功能

EigenLayer允許開發者在以太坊的信任層上建立新的協議和應用程式，而不需要直接運行在以太坊區塊鏈上。這使得開發者能夠利用以太坊的安全性和信任基礎，同時自由選擇不同的共識機制和設計參數，從而實現更高效的區塊鏈解決方案。例如，開發者可以創建從以太坊的信任中受益的新區塊鏈，同時在性能和成本方面提供更大的靈活性。

提高驗證效率

EigenLayer的再抵押機制顯著提高了驗證效率，使驗證過程更快速且更具成本效益。該機制允許將多個驗證結果聚合成單一證明，大大減少了個別驗證所需的計算資源和成本。這種聚合驗證方法不僅增強了系統的可擴展性，還提高了驗證過程的整體效率，使區塊鏈應用運行更加順暢。

對齊層架構解釋

對齊層的核心組件

• 對齊層：從不同的證明系統接收證明，對其進行驗證，將最終結果發送到乙太坊，並將數據發佈到數據可用性層（DA）。
• 數據可用性層（DA層）：提供各種證明的存儲，確保數據可訪問性和持久性。
• 通用證明驗證器：定期從DA層中提取證明並為所有證明驗證生成證明。這些通用驗證器可以基於虛擬機器，如SP1、Risc0或Nexus，用於驗證通用Rust代碼的執行。最終驗證證明存儲在遞歸樹中，以匯總和壓縮證明大小。
• 以太坊：提供了信任和流動性的來源，從對齊層接收驗證結果。

來源：Aligned Layer白皮書

來源：對齊層白皮書

驗證過程

任務管理器將證明發布到DA層並在以太坊上創建新任務，將證明的哈希值和所需元數據發送。運營商從以太坊檢索任務，從DA層獲取證明，然後將驗證結果發送給聚合器。聚合器驗證結果並將其發布到以太坊區塊鏈上。

來源：Aligned Layer白皮書

懲罰機制

為確保去中心化網絡的參與者具有適當的激勵，該項目引入了懲罰機制，以懲罰在檢測到惡意活動時的參與者。在EigenLayer的大部分主動驗證服務(AVS)中，此機制仍在開發中。短期解決方案需要網絡中三分之二的操作者達成共識並在以太坊上公佈結果。未能達成共識的操作者將因反對大部分網絡上所同意的結果而受到懲罰。儘管這種機制不完善，但考慮到Aligned Layer的客戶端軟件將是輕量級且具有更低的硬件要求，網絡可以容納更多參與者以實現去中心化。網絡越去中心化，大部分成員行事誠實的可能性就越高。

雙重權益模型

項目團隊提出了雙重抵押模式。首先，它需要使用以太坊（ETH）並從EigenLayer進行重新抵押，以啟動股權證明（PoS）網絡。該階段旨在利用以太坊的現有資源和信任基礎，建立網絡的初始運營和安全性。在第二階段，引入原生代幣作為任何關鍵基礎設施的一部分，以實現治理權利，從而使破壞網絡活動和安全的成本非常高。雙重抵押模式確保了網絡的高安全性和活動性。通過引入用於去中心化治理的原生代幣，該模型增強了對重大結構性變化的透明度和參與度，確保了網絡的穩定運作和長期可持續性。

結論

Aligned Layer 的目標是解決最初並非為零知證明（ZK-Proofs）而設計的挑戰，並將以太坊轉化為高效且具成本效益的 SNARK 驗證平台。 Aligned Layer 利用 EigenLayer 的重新押注機制來提供經濟安全和信任來源，使其能夠通過聚合和驗證多個證明系統，而無需改變以太坊的基礎協議，實現低成本和高效的驗證過程。 EigenLayer 使開發人員能夠在以太坊的信任層上建立新的協議和應用，促進開放創新並引入新的證明技術，增強系統的可擴展性和靈活性。