Zcash的新节点 Zakura está em linha: os pagamentos de privacidade conseguem atingir 50.000 TPS, com o objetivo de equiparar a Visa e a Mastercard

Autor: Coindesk

Tradução: Deep Tide TechFlow

Guia do Deep Tide: No momento, o Zcash só consegue processar cerca de 1 transação de privacidade por segundo; o novo nó Zakura tem como objetivo atingir 50.000 TPS mantendo privacidade total — na ordem de grandeza do volume de processamento da Visa e da Mastercard. Isto é um sinal importante para todas as pessoas interessadas em privacidade nos pagamentos e na expansão de capacidade da blockchain: privacidade e desempenho já não são uma escolha entre uma ou outra.

As pessoas que estão a reconstruir o Zcash têm um sonho: alcançar o nível das gigantes globais de pagamentos, Visa e Mastercard, processando dezenas de milhares de pagamentos por segundo, mantendo simultaneamente verificabilidade total e garantias fortes de privacidade.

A primeira peça deste plano é o Zakura, um novo software de nó completo lançado na quarta-feira na versão 1.0.0. É mantido por Dev Ojha, membro fundador do Zcash ZK e criptografia, e pelo fundador e atual responsável pela Valar Group, Sean Bowe. Ambos os projetos são financiados por doações privadas de ZEC, e não por empresas ou fundações.

"Nosso sonho é sustentar pagamentos globais. A Mastercard e a Visa processam mais de 50.000 transações por segundo; esta é a nossa linha de base. Com o esquema criptográfico atual do Zcash, esse volume de transações exige que os nós processem mais de 500 MB de throughput por segundo", escreveu-se num post de blogue. "A pilha tecnológica existente não atinge este objetivo. As tecnologias criptográficas que o nosso time está a desenvolver podem reduzir grande parte das lacunas."

Um nó completo é um programa que mantém uma cópia integral da blockchain, aqui se refere ao livro-razão do Zcash, e verifica independentemente se cada transação cumpre as regras da rede. Zakura é uma versão bifurcada do software de nó da fundação, Zebra — ou seja, parte do código oficial da fundação e foi reconstruído.

As regras de consenso são um manual partilhado de regras que cada nó executa, determinando quais blocos e transações a rede aceita como válidos. Se um nó aplicar regras diferentes, ele bifurca e deixa de seguir a mesma cadeia que os outros nós.

Desbaste, snapshots e compatibilidade

O Zakura também pode fazer desbaste, ou seja, eliminar dados antigos da cadeia de blocos que o nó já não precisa, reduzindo drasticamente o uso de disco. Isto encolhe a cadeia o suficiente para que a equipa publique uma cópia pronta; após remover dados antigos, cerca de 11 GB, os novos nós podem descarregar diretamente sem ter de puxar o histórico completo bloco a bloco a partir de outros nós.

Isto faz com que o nó vá de "zero" a "em funcionamento" em menos de dois minutos, e a equipa diz "680 vezes mais rápido".

O modo de compatibilidade também recria as interfaces do cliente original zcashd, cuja vida útil termina a 18 de julho, portanto as integrações de carteiras e exchanges construídas para ele podem continuar a funcionar normalmente.

Objetivo de throughput e o papel do Tachyon

A razão para construir tudo isto é um problema aritmético.

A Mastercard e a Visa processam mais de 50.000 transações por segundo, e a equipa afirma que este número é "a linha de base, não um objetivo". O esquema criptográfico atual do Zcash exige que os nós recebam e verifiquem mais de 500 MB de dados por segundo para acompanhar, porque cada transação de privacidade carrega uma prova, e o tamanho da prova é grande.

Isto equivale a receber continuamente, a cada 10 segundos, uma imagem completa de um DVD de dados; atualmente, nenhum software do Zcash chega perto deste nível. Mas o ponto-chave é compreender as causas de cada gargalo.

O projeto Tachyon de Bowe está a resolver este problema com provas recursivas: uma prova pode provar a validade de milhares de outras provas, reduzindo drasticamente a quantidade de dados que têm de ser verificados na camada de consenso.

No esquema do Tachyon, os nós verificam uma prova individual em vez de milhares. A equipa afirma que isto reduziria as necessidades de dados de consenso de 100 MB por segundo para 500 MB, e acredita que isso pode ser alcançado tecnicamente com engenharia cuidadosa.

Gargalo das carteiras e a solução de PIR da Valar

As carteiras enfrentam um problema diferente. Como o Zcash oculta o destinatário das transações, a carteira não pode perguntar ao servidor quais transações lhe pertencem sem revelar as suas próprias intenções. Ela tem de puxar tudo e testar uma a uma — é por isso que o software de carteira só consegue atingir, no máximo, cerca de 1 transação por segundo.

Para eliminar este gargalo, a Valar Group está a estudar tecnologia de recuperação de informação privada, de modo a que a carteira obtenha os seus dados do servidor sem que o servidor saiba quais itens foram solicitados.

Propagação rápida de blocos

Propagação rápida de blocos significa difundir os novos blocos recém-minerados na rede blockchain o mais rapidamente possível. O Zakura é a camada de software responsável por esta tarefa.

Tem de ser rápido o suficiente para transferir novos blocos entre nós, para que uma grande quantidade de provas e tráfego de carteiras possa ocorrer. Ele inclui um sistema experimental com o objetivo de entregar cada bloco a cada nó dentro de meio segundo, que por padrão está desligado.

Os testes recentes destas ideias vão chegar no final de julho. O Ironwood, com o nome oficial NU6.3, será ativado no bloco 3,428,143 da mainnet — por volta das 8:00 da manhã do horário de Lisboa/horário de verão da costa leste (Eastern Time), a 28 de julho. O Zakura já o suporta desde o lançamento.

Em 10 de julho, Bowe disse que todas as principais organizações se comprometeram a ativar neste nível, uma semana mais tarde do que o planeado originalmente, porque as exchanges e os fornecedores de carteiras precisavam de tempo para se prepararem.

A origem do Ironwood

A existência do Ironwood deve-se a uma vulnerabilidade que quase destruiu o Zcash em junho. O chamado "pool de blindagem" é a camada de privacidade da rede: os valores e participantes ficam ocultos, e as provas de conhecimento zero servem como evidência para operações matemáticas.

A 29 de maio, o investigador da Shielded Labs, Taylor Hornby, descobriu que o circuito de provas do Orchard (o pool de blindagem mais recente) continha uma falha de robustez (soundness), permitindo que um atacante cunhasse ZEC falso na cadeia sem deixar rasto. Esta vulnerabilidade existia desde a ativação do Orchard em maio de 2022.

Os developers desativaram urgentemente o Orchard através de uma resposta concluída a 2 de junho e, a 3 de junho, restauraram-no com um circuito corrigido na block height 3,364,600 via hard fork NU6.2.

O patch não resolveu o facto de a vulnerabilidade ter permanecido aberta durante quatro anos. Como as provas de conhecimento zero não revelam qualquer informação além de confirmarem que a verificação passa, não há registo na cadeia de transferências de transações do Orchard; ninguém consegue provar que não foram criados ZEC falsos.

O Ironwood foi construído para resolver este problema. A chamada "porta giratória" nos limites do pool limita o que pode sair e entrar, explorando o facto de que as quantias de ZEC que entram e saem do pool de blindagem são públicas, mesmo que as transações dentro do pool sejam privadas. Ao fechar o Orchard para impedir novos depósitos, a porta giratória torna-se a única saída; qualquer moeda falsa dentro fica presa lá.

Em termos simples, saldos honestos podem ser transferidos ao longo do tempo, enquanto moedas falsas podem ser impedidas de sair completamente e de entrar novamente em circulação. Esta configuração prende qualquer tentativa de exceder o fornecimento na fronteira, restabelecendo a fiabilidade de que o fornecimento de tokens é recuperado.