Дослідження технології zkTLS: подолання ізоляції даних Web3

Нещодавно, шукаючи нові напрямки проектів, я натрапив на технологічний стек, з яким раніше не стикався — zkTLS. Після дослідження та навчання я вирішив поділитися своїми думками.

zkTLS є новою технологією, що поєднує нульове знання (ZKP) та TLS (протокол безпеки передачі даних). У сфері Web3 вона в основному використовується у середовищах віртуальних машин на блокчейні, дозволяючи перевіряти достовірність даних HTTPS, що надходять ззовні, без довіри до третьої сторони. Достовірність тут включає три аспекти: джерело даних дійсно походить з конкретного HTTPS-ресурсу, повернуті дані не були підроблені, а також забезпечується своєчасність даних. Завдяки цій криптографічній реалізації, смарт-контракти на блокчейні отримують можливість надійного доступу до ресурсів Web2 HTTPS, що дозволяє долати інформаційні ізоляції.

Вступ до протоколу TLS

TLS (протокол безпеки транспортного рівня) використовується для забезпечення шифрування, автентифікації та цілісності даних у мережевій комунікації, забезпечуючи безпечну передачу даних між клієнтом і сервером. Протокол HTTPS базується на протоколі HTTP і використовує протокол TLS для забезпечення конфіденційності та цілісності передачі інформації, а також для верифікації достовірності сервера.

Протокол TLS в основному вирішує такі проблеми:

1. Шифроване спілкування: використання симетричного шифрування для захисту даних, щоб запобігти прослуховуванню.
2. Ідентифікація: перевірка ідентичності сервера за допомогою цифрових сертифікатів, виданих третьою стороною, для запобігання атакам посередників.
3. Цілісність даних: використання HMAC або AEAD для забезпечення незмінності даних.

Процес обміну даними за протоколом HTTPS складається з етапу рукопожаття та етапу передачі даних, зокрема, включає чотири кроки: клієнт надсилає ClientHello, сервер надсилає ServerHello, клієнт перевіряє сервер, починається шифроване спілкування.

Випадки доступу до даних у Web3

У розробці додатків Web3, смарт-контракти на ланцюзі стикаються з труднощами при доступі до даних поза ланцюгом. Щоб забезпечити безпеку механізму консенсусу, віртуальна машина на ланцюзі не відкриває можливості для виклику зовнішніх даних. Щоб вирішити цю проблему, з'явилися проекти оракулів, такі як Chainlink та Pyth. Ці проекти виконують роль моста між даними на ланцюзі та поза ним, розриваючи ізоляцію даних.

Однак, у рішеннях отримання даних на основі оракула існує дві проблеми:

1. Високі витрати: підтримка механізму консенсусу PoS вимагає значних коштів для стейкінгу, а надмірний обмін даними також підвищує витрати.
2. Низька ефективність: Консенсус PoS потребує часу, що призводить до затримки даних в ланцюгу, і не підходить для сценаріїв з високою частотою доступу.

Переваги zkTLS

Технологія zkTLS, впроваджуючи алгоритм ZKP (нульові знання), дозволяє смарт-контрактам на блокчейні безпосередньо перевіряти дані, надані вузлами третьої сторони, щоб забезпечити, що дані походять з певних HTTPS ресурсів і не були змінені. Цей підхід уникнув високих витрат на використання традиційних оракулів через алгоритми консенсусу.

Основна ідея zkTLS полягає в тому, щоб за допомогою криптографічного захисту замінити високі витрати на доступність даних, які генеруються традиційними оракулами на основі механізму консенсусу. Конкретно, шляхом впровадження ZKP, обчислюються доказ (Proof) на основі запитів до HTTPS-ресурсів, отриманих від поза ланцюга релейних вузлів, інформації про перевірку CA-сертифікатів, тимчасових доказів та доказів цілісності даних. Важлива інформація для перевірки та алгоритми підтримуються в ланцюзі, що дозволяє смарт-контрактам перевіряти достовірність, актуальність даних та надійність джерела даних без розкриття ключової інформації.

Перспективи застосування zkTLS

Технологія zkTLS знизила витрати на досягнення доступності ресурсів Web2 HTTPS, що спричинило виникнення різноманітних нових потреб:

1. Знизити вартість отримання цін на довгі активи в ланцюзі.
2. Використання авторитетних веб-сайтів Web2 для проведення KYC на ланцюгу, оптимізація DID
3. Поліпшення проектування технологічної архітектури Web3 ігор

Однак, zkTLS також ставить виклики для існуючих Web3 компаній, особливо для основних проектів оракулів. Щоб впоратися з цим впливом, такі галузеві гіганти, як Chainlink, Pyth активно досліджують відповідні напрямки, намагаючись зберегти провідні позиції під час технологічної ітерації, одночасно досліджуючи нові бізнес-моделі, такі як перехід з плати за час на плату за використання, Compute as a service тощо.

Основна проблема, з якою стикається zkTLS, подібна до більшості проектів ZK, тобто як знизити витрати на обчислення, щоб він мав комерційну цінність.

Отже, під час проектування продукту увага до розвитку zkTLS та його належна інтеграція можуть допомогти знайти нові можливості для інновацій у бізнесі та технологічній архітектурі.