تقنية zkTLS: أداة جديدة لكسر جزر البيانات في Web3

مؤخراً، كنت أستكشف اتجاهات جديدة للمشاريع. خلال عملية تصميم المنتج، واجهت تقنية لم أتعامل معها من قبل - zkTLS. بعد دراسة متعمقة، قمت بتجميع أفكاري التعليمية على النحو التالي، وآمل أن أتمكن من مشاركتها مع الجميع.

zkTLS هي تقنية مبتكرة تجمع بين الإثباتات ذات المعرفة الصفرية (ZKP) وبروتوكول أمان النقل (TLS). في مجال Web3، تُستخدم بشكل رئيسي في بيئات الآلات الافتراضية على السلسلة، مما يسمح بالتحقق من صحة بيانات HTTPS الخارجية المقدمة دون الحاجة إلى الثقة في طرف ثالث. تشمل هذه الصحة ثلاثة جوانب: مصدر البيانات يأتي بالفعل من مورد HTTPS معين، والبيانات المرتجعة لم يتم التلاعب بها، وضمان صلاحية البيانات. من خلال هذه الآلية المنفذة بواسطة علم التشفير، يُمكن للعقود الذكية على السلسلة الحصول على إمكانية الوصول الموثوق إلى موارد Web2 HTTPS الخارجية، مما يؤدي إلى كسر جزر البيانات.

نظرة عامة على بروتوكول TLS

لفهم قيمة تقنية zkTLS بشكل أعمق، من الضروري أن نستعرض بإيجاز بروتوكول TLS. يُستخدم TLS (بروتوكول أمان طبقة النقل) لتوفير التشفير والمصادقة وسلامة البيانات في الاتصالات الشبكية، لضمان نقل البيانات بشكل آمن بين العميل (مثل المتصفح) والخادم (مثل الموقع الإلكتروني).

بروتوكول HTTPS في الواقع يعتمد على بروتوكول HTTP ويستخدم بروتوكول TLS لضمان خصوصية وسلامة نقل المعلومات، مما يجعل مصداقية الجهة الخادمة قابلة للتحقق. بالمقارنة، بروتوكول HTTP هو بروتوكول نقل بيانات نصية غير مشفرة، ولا يمكن التحقق من مصداقية الجهة الخادمة، مما يؤدي إلى ظهور عدة مشاكل أمنية:

1. قد يتم اعتراض المعلومات المنقولة من قبل طرف ثالث، مما يؤدي إلى تسرب الخصوصية.
2. لا يمكن التحقق من صحة الخادم، قد يتم استغلال الطلب من قبل عقد خبيثة وإرجاع معلومات ضارة.
3. لا يمكن التحقق من سلامة المعلومات العائدة، وقد يكون ذلك بسبب مشكلات الشبكة مما يؤدي إلى فقدان البيانات.

تم تصميم بروتوكول TLS لحل هذه المشكلات. يتم تحقيق ذلك من خلال ما يلي:

1. الاتصالات المشفرة: استخدم التشفير المتماثل (مثل AES، ChaCha20) لحماية البيانات ومنع التنصت.
2. التحقق من الهوية: من خلال شهادة رقمية صادرة من طرف ثالث لمؤسسة معينة (مثل شهادة X.509) للتحقق من هوية الخادم، لمنع هجمات الرجل في المنتصف.
3. سلامة البيانات: استخدام HMAC (رمز مصداقية الرسالة بواسطة التجزئة) أو AEAD (تشفير مصدق) لضمان عدم العبث بالبيانات.

عملية تبادل البيانات عبر HTTPS

تُقسم بروتوكول HTTPS المعتمد على بروتوكول TLS إلى مرحلتين خلال عملية تبادل البيانات: مرحلة المصافحة ومرحلة نقل البيانات. العملية المحددة على النحو التالي:

1. العميل يرسل ClientHello:

   • يحتوي على معلومات حول إصدارات TLS المدعومة، وخوارزميات التشفير، والأرقام العشوائية، وما إلى ذلك.

2. الخادم يرسل ServerHello:

   • اختر خوارزمية التشفير، رقم عشوائي للخادم، شهادة الخادم، إلخ.

3. التحقق من الخادم بواسطة العميل:

   • تحقق من شهادة الخادم.
   • حساب المفتاح المشترك.
   • إرسال رسالة Finished.

4. بدء الاتصالات المشفرة:

   • استخدام مفتاح المحادثة المتفق عليه للتواصل المشفر.

مشكلة جزر البيانات في Web3

على الرغم من أن بروتوكول TLS يستخدم على نطاق واسع في شبكة Web2، إلا أنه يسبب مشكلات في تطوير تطبيقات Web3. عندما ترغب العقود الذكية على السلسلة في الوصول إلى البيانات خارج السلسلة، فإن الآلات الافتراضية على السلسلة لن تسمح بالوصول إلى البيانات الخارجية بسبب مشكلات توفر البيانات، وذلك لضمان إمكانية تتبع جميع البيانات، ومن ثم ضمان أمان آلية الإجماع.

لحل هذه المشكلة، ظهرت سلسلة من مشاريع الأوركل. تعمل هذه المشاريع كجسر للتواصل بين البيانات على السلسلة والبيانات خارج السلسلة لكسر جزر البيانات. ومع ذلك، فإن هذه الحلول المعتمدة على الأوركل لجمع البيانات تواجه مشكلتين رئيسيتين:

1. تكلفة عالية: لضمان صحة البيانات، تحتاج إلى آلية توافق PoS، مما يؤدي إلى تكاليف صيانة مرتفعة.
2. الكفاءة المنخفضة: تحتاج آلية الإجماع في PoS إلى وقت، مما يؤدي إلى تأخر البيانات على السلسلة، وهي غير مناسبة لسيناريوهات الوصول عالي التردد.

الحلول المبتكرة لـ zkTLS

تتيح تقنية zkTLS من خلال إدخال خوارزمية إثبات المعرفة الصفرية ZKP للعقود الذكية على السلسلة التحقق مباشرة من البيانات المقدمة من عقدة معينة كطرف ثالث. إنها تضمن أن البيانات تأتي بالفعل من مورد HTTPS معين ولم يتم العبث بها، مما يتجنب التكاليف العالية لاستخدام العقد التقليدية بسبب خوارزمية الإجماع.

بشكل محدد، يتم تحقيق zkTLS بالطريقة التالية:

1. حساب البيانات المستلمة من طلبات موارد HTTPS من عقدة الوسيط خارج السلسلة، معلومات التحقق من شهادة CA، إثبات التوقيت وأدلة سلامة البيانات، وإنتاج الإثبات.
2. الحفاظ على المعلومات اللازمة للتحقق والخوارزميات على السلسلة.
3. جعل العقود الذكية قادرة على التحقق من صحة البيانات، ووقتها، وموثوقية مصدر البيانات دون الكشف عن المعلومات الحساسة.

آفاق تطبيق zkTLS

تتمثل ميزة تقنية zkTLS في أنها تقلل بشكل كبير من تكلفة تحقيق القابلية للاستخدام لموارد HTTPS في Web2، مما أثار العديد من سيناريوهات التطبيق الجديدة:

1. تقليل تكلفة الحصول على الأسعار على السلسلة للأصول ذات الذيل الطويل.
2. استخدام مواقع الويب الموثوقة في Web2 لإجراء KYC على السلسلة، وتحسين نظام DID.
3. تحسين تصميم الهيكل الفني لألعاب Web3.

ومع ذلك، فإن ظهور zkTLS قد جلب أيضًا تحديات للشركات الحالية في Web3، وخاصة مشاريع التنبؤ الرئيسية. لمواجهة هذا التحول، فإن عمالقة الصناعة مثل Chainlink و Pyth يدرسون بنشاط التقنيات ذات الصلة، ويستكشفون نماذج أعمال جديدة، مثل الانتقال من الرسوم الزمنية إلى الرسوم حسب الاستخدام، وتقديم Compute as a service.

الخاتمة

تقنية zkTLS تفتح آفاق جديدة لعالم Web3، ومن المتوقع أن تصبح أداة قوية لكسر جزر البيانات. خلال عملية تصميم المنتج، قد يكون التركيز على تطورات zkTLS ودمج هذه التقنية في الوقت المناسب، وسيلة للعثور على نقاط انطلاق جديدة للابتكار التجاري والهندسة المعمارية التقنية. بالطبع، مثل معظم مشاريع ZK، لا يزال خفض تكاليف الحساب لتحقيق القيمة التجارية هو التحدي الرئيسي الذي تواجهه zkTLS.