Phân tích công nghệ zkTLS: Phá vỡ các đảo dữ liệu Web3

Gần đây, khi khám phá hướng dự án mới, tôi đã tiếp xúc với một công nghệ mới - zkTLS. Đây là một công nghệ sáng tạo kết hợp giữa chứng minh không kiến thức (ZKP) và giao thức bảo mật tầng truyền tải (TLS), có giá trị ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực Web3. Bài viết này sẽ chia sẻ những hiểu biết của tôi về zkTLS, khám phá nguyên lý hoạt động của nó và tác động tiềm năng.

zkTLS chủ yếu được sử dụng trong môi trường máy ảo trên chuỗi, cho phép xác minh tính xác thực của dữ liệu HTTPS ngoại tuyến mà không cần phụ thuộc vào bên thứ ba. Tính xác thực ở đây bao gồm ba khía cạnh: độ tin cậy của nguồn dữ liệu, tính toàn vẹn của dữ liệu và tính kịp thời. Thông qua cơ chế mật mã này, hợp đồng thông minh có thể truy cập đáng tin cậy vào tài nguyên HTTPS của Web2, hiệu quả phá vỡ các hòn đảo dữ liệu.

Giới thiệu về giao thức TLS

Để hiểu sâu giá trị của zkTLS, trước tiên cần hiểu khái niệm cơ bản của giao thức TLS. TLS là một giao thức an ninh truyền thông mạng, được sử dụng để đảm bảo an toàn truyền tải dữ liệu giữa khách hàng (như trình duyệt) và máy chủ (như trang web), cung cấp bảo mật, xác thực và bảo vệ tính toàn vẹn dữ liệu.

HTTPS thực chất là giao tiếp an toàn được triển khai trên nền tảng giao thức HTTP thông qua giao thức TLS. So với việc truyền tải bằng văn bản rõ ràng của HTTP, HTTPS giải quyết các vấn đề an ninh sau đây thông qua TLS:

1. Ngăn chặn thông tin bị bên thứ ba nghe lén, bảo vệ quyền riêng tư
2. Xác thực tính xác thực của máy chủ, ngăn chặn việc yêu cầu bị chiếm đoạt
3. Đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu, tránh mất mát hoặc bị sửa đổi thông tin

Nguyên tắc hoạt động chính của giao thức TLS bao gồm:

1. Sử dụng mã hóa đối xứng (như AES, ChaCha20) để bảo vệ nội dung giao tiếp
2. Xác thực danh tính máy chủ thông qua chứng chỉ số được cấp bởi bên thứ ba (chẳng hạn như chứng chỉ X.509)
3. Sử dụng công nghệ HMAC hoặc AEAD để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu

Quá trình giao tiếp TLS chủ yếu được chia thành hai giai đoạn: bắt tay và truyền dữ liệu. Giai đoạn bắt tay bao gồm các bước ClientHello, ServerHello, xác thực máy chủ của khách hàng, dùng để thương lượng các tham số bảo mật và thiết lập phiên mã hóa. Giai đoạn truyền dữ liệu thì sử dụng khóa phiên đã được thương lượng để thực hiện giao tiếp mã hóa.

Những khó khăn trong việc truy cập dữ liệu trong Web3

Mặc dù TLS được sử dụng rộng rãi trong Web2, nhưng nó lại gặp thách thức trong phát triển Web3. Các hợp đồng thông minh trên chuỗi không thể truy cập trực tiếp dữ liệu bên ngoài, điều này nhằm đảm bảo tính khả truy xuất của tất cả dữ liệu và độ an toàn của cơ chế đồng thuận.

Để giải quyết vấn đề này, các dự án oracle (Oracle) đã ra đời. Như Chainlink và Pyth, chúng đóng vai trò là cầu nối giữa dữ liệu trên chuỗi và ngoài chuỗi, thông qua cơ chế đồng thuận PoS để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. Tuy nhiên, giải pháp này tồn tại hai vấn đề chính:

1. Chi phí cao: Việc duy trì cơ chế đồng thuận PoS cần một lượng lớn vốn ký quỹ và tồn tại sự dư thừa trong việc trao đổi dữ liệu.
2. Hiệu suất thấp: Đồng thuận PoS cần thời gian, dẫn đến dữ liệu trên chuỗi bị trì hoãn, không phù hợp với các tình huống truy cập tần suất cao.

Giải pháp đổi mới của zkTLS

Công nghệ zkTLS nhằm giải quyết các vấn đề nêu trên. Ý tưởng cốt lõi của nó là đưa vào thuật toán chứng minh không kiến thức, cho phép hợp đồng thông minh trên chuỗi có thể xác minh trực tiếp tính xác thực và toàn vẹn của dữ liệu tài nguyên HTTPS do các nút cung cấp, từ đó tránh được chi phí sử dụng cao của Oracle truyền thống.

zkTLS được bảo vệ bằng mật mã, thay thế cho chi phí cao do cơ chế đồng thuận của Oracle truyền thống. Cụ thể, nó tính toán dữ liệu nhận được sau khi yêu cầu tài nguyên HTTPS từ các nút trung gian ngoại tuyến, thông tin xác minh chứng chỉ CA, chứng minh thời gian và chứng minh tính toàn vẹn dữ liệu, tạo ra Proof. Đồng thời duy trì thông tin xác minh cần thiết và thuật toán trên chuỗi, cho phép hợp đồng thông minh xác minh tính xác thực, tính kịp thời và độ tin cậy của nguồn dữ liệu mà không làm lộ thông tin quan trọng.

Ảnh hưởng tiềm năng của zkTLS

Lợi thế lớn nhất của công nghệ zkTLS là giảm đáng kể chi phí đạt được khả năng sử dụng của tài nguyên HTTPS Web2. Điều này mở ra khả năng cho nhiều nhu cầu mới, chẳng hạn như:

• Giảm chi phí thu mua giá trên chuỗi cho tài sản dài hạn
• Sử dụng các trang web uy tín Web2 để thực hiện KYC trên chuỗi, tối ưu hóa hệ thống DID
• Cải thiện thiết kế kiến trúc kỹ thuật của trò chơi Web3

Tuy nhiên, zkTLS cũng mang lại thách thức cho các doanh nghiệp Web3 hiện tại, đặc biệt là các dự án oracle chính thống. Để đối phó với xu hướng này, các ông lớn trong ngành như Chainlink, Pyth đang tích cực nghiên cứu công nghệ liên quan và khám phá các mô hình kinh doanh mới, chẳng hạn như tính phí theo mức sử dụng, Compute as a service, v.v.

Các thách thức chính mà zkTLS hiện đang đối mặt tương tự như các dự án ZK khác, đó là làm thế nào để giảm chi phí tính toán để đạt được thương mại hóa. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, zkTLS có triển vọng đóng vai trò ngày càng quan trọng trong lĩnh vực Web3, cung cấp những khả năng mới cho việc trao đổi dữ liệu và đổi mới ứng dụng.