Proof Networks: Conectando Coprocessadores a Blockchains

O que é uma rede de prova?

Uma rede de prova é uma camada de infraestrutura off-chain que coordena a geração, verificação e entrega de provas de conhecimento zero em aplicações blockchain. Ela serve como o tecido conectivo entre coprocesadores ZK e a camada blockchain, garantindo que as provas geradas off-chain possam ser validadas de forma eficiente on-chain de maneira escalável e descentralizada.

Os coprocessadores ZK são capazes de produzir provas criptográficas para computações arbitrárias. No entanto, esses sistemas precisam de uma forma de direcionar as provas para os ambientes on-chain corretos, gerenciar dependências de dados e garantir que as provas sejam geradas a tempo e com integridade. As redes de provas atendem a essas necessidades atuando como camadas descentralizadas ou semi-descentralizadas que gerenciam provadores, verificadores e componentes de orquestração relacionados.

Em vez de ter cada contrato inteligente, rollup ou aplicativo configurando sua própria infraestrutura de provador isolada, as redes de prova permitem que várias entidades acessem um ecossistema compartilhado de provadores. Isso reduz a duplicação, diminui os custos e cria um ecossistema mais modular e componível para aplicações de conhecimento zero.

Como eles conectam coprocessadores e contratos inteligentes

O papel de uma rede de prova é receber uma prova gerada por um coprocessador ZK e entregá-la a um verificador on-chain em um formato que pode ser consumido por contratos inteligentes. Esse processo envolve várias etapas, muitas vezes abstraídas do usuário final.

Primeiro, o usuário ou contrato envia um pedido a um coprocessador ZK via um frontend ou API. O coprocessador executa a lógica necessária e gera uma prova. Em vez de postar a prova diretamente na cadeia, ela é enviada a um coordenador de rede de provas, que garante que a prova seja válida, associada ao cálculo correto e não duplicada.

Uma vez validada, a rede de prova publica a prova on-chain ou a retorna ao usuário ou relayer, que então a inclui em uma transação. O contrato inteligente recebe a prova e a verifica usando uma chave de verificação pré-carregada. Se a verificação passar, o contrato continua sua lógica com base no resultado confiável.

Essa arquitetura torna a infraestrutura ZK escalável e composable. Em vez de codificar circuitos ou sistemas de prova específicos em cada contrato inteligente, os desenvolvedores podem contar com uma rede de provas para servir como a camada de middleware, conectando a computação off-chain às transições de estado on-chain.

Partes principais: Provers, verificadores, relayers, coordenadores

Uma rede de prova típica inclui vários papéis funcionais. Os provadores são responsáveis por gerar as provas criptográficas. Eles executam a computação definida pela aplicação e usam bibliotecas criptográficas para criar uma prova de que a computação foi feita corretamente. Os provadores podem ser nós especializados, trabalhadores de GPU ou ambientes de execução confiáveis, dependendo do design da rede.

Os verificadores são contratos inteligentes on-chain que verificam a validade das provas submetidas. Eles são leves, determinísticos e seguros. Uma vez que uma prova passa na verificação, a computação associada é aceita como válida pela blockchain.

Os relayers são atores off-chain que lidam com a comunicação entre a infraestrutura do provador e a Blockchain. Eles enviam provas para o contrato apropriado, incluem os metadados necessários e garantem a entrega pontual. Em algumas redes, os relayers são opcionais; em outras, são participantes incentivados.

Os coordenadores gerenciam a correspondência de solicitações a provedores. Eles recebem consultas de usuários ou solicitações de computação e as atribuem a provedores disponíveis. Os coordenadores também podem agregar resultados, deduplicar computações idênticas e fornecer garantias de disponibilidade. Em redes descentralizadas, essa camada de coordenação pode ser implementada por meio de mecanismos de staking e slashing para garantir a integridade.

A separação desses papéis permite uma arquitetura flexível. Um único ator pode desempenhar múltiplos papéis em redes menores, ou os papéis podem ser divididos entre muitos participantes em um sistema maior. Essa modularidade é fundamental para escalar sistemas de prova em diferentes Blockchains e casos de uso.

Exemplos do mundo real: Succinct, ZeroGravity, Lagrange

Vários projetos estão construindo redes de prova em ambientes de produção. A Prover Network da Succinct permite que os desenvolvedores gerem provas ZK sob demanda e as enviem para qualquer cadeia compatível com EVM. Ela suporta a prova descentralizada e visa tornar qualquer aplicativo em cadeia verificável com provas sucintas. A Succinct também testou sua infraestrutura na World Chain, um experimento de rollup da Tools for Humanity.

ZeroGravity está construindo uma camada de prova totalmente descentralizada que suporta múltiplos backends de prova. Ele foca na interoperabilidade e visa conectar coprocessadores ZK com Ethereum, rollups e blockchains modulares como a Celestia. Ao abstrair a pilha de geração e verificação de provas, permite que aplicações se conectem a uma camada ZK unificada.

A Lagrange Network se especializa em disponibilidade de dados verificáveis e consultas de estado. Ela permite que aplicações solicitem respostas respaldadas por provas para consultas entre cadeias, como verificar saldos de tokens ou a propriedade de NFTs em outras cadeias. A Lagrange utiliza uma abordagem modular, permitindo que os desenvolvedores escolham sistemas de prova e fontes de dados de acordo com as necessidades de suas aplicações.

Cada uma dessas redes aborda uma camada diferente do problema. Algumas se concentram em computação, outras em acesso a dados e outras na infraestrutura em nível de protocolo. Juntas, elas estão moldando um ecossistema no qual a computação de conhecimento zero pode se tornar uma camada padronizada e reutilizável no design de Blockchain.

Verificação Nativa vs. Modular

Existem dois modelos principais de como as redes de prova interagem com as blockchains: verificação nativa e verificação modular.

A verificação nativa significa que a blockchain em si, muitas vezes no nível do protocolo, suporta a verificação de provas de conhecimento zero. Este é o caso do Ethereum, que inclui contratos pré-compilados para verificar provas Groth16 e PLONK. O suporte nativo garante uma verificação mais rápida e custos de gás mais baixos, mas requer padronização e limita os tipos de provas que podem ser usadas.

A verificação modular adota uma abordagem diferente. Trata redes de prova como serviços externos que podem se conectar a qualquer cadeia usando contratos ou pontes. O contrato de verificação on-chain pode ser implantado pela própria aplicação, e o formato da prova é definido off-chain. Este modelo é mais flexível, permitindo que os desenvolvedores usem novos sistemas de prova e lógica personalizada. No entanto, vem com custos e complexidade mais altos.

A escolha entre verificação nativa e modular depende das necessidades da aplicação. A verificação nativa é adequada para aplicações de alto volume com formatos de prova previsíveis. A verificação modular é melhor para pesquisa, lógica personalizada ou sistemas em rápida evolução. Redes de prova estão cada vez mais projetadas para suportar ambos os modelos, fornecendo caminhos de fallback e camadas de compatibilidade.

À medida que a tecnologia ZK continua a evoluir, redes de prova estão surgindo como a infraestrutura chave para computação escalável e sem confiança. Elas permitem que os desenvolvedores construam sistemas poderosos fora da cadeia e os conectem de forma segura a ambientes de Blockchain. Ao fazer isso, elas transformam provas de zero conhecimento de um conceito criptográfico em uma pilha de tecnologia pronta para produção.