Como desenvolver jogos de na cadeia verificáveis com Zypher?

Desde que o Dojo do ecossistema Starknet propôs o conceito de jogos de na cadeia demonstráveis, muitas equipes começaram a explorar neste campo, como paima usando compressão de estado NFT, redux usando árvore Merkle e inscrições de estado, e assim por diante. A Zypher Network (@Zypher_Network) também lançou uma série de kits de desenvolvimento baseados na tecnologia zk-SNARKs para ajudar a tornar verificáveis na cadeia jogos.

O que é um jogo de na cadeia verificável

Sabemos agora que a combinação da indústria de jogos e da tecnologia Blockchain levará o modo GameFi de na cadeia de ativos, ou o modo de jogo na cadeia de na cadeia de estado. A definição geral de um jogo na cadeia é esta: toda a lógica do jogo, estado (ativos e outros) estão no na cadeia, implementados através de contratos inteligentes.

Como uma plataforma contratos inteligentes, Ethereum é naturalmente uma máquina de estado distribuída que pode fazer cálculos de na cadeia um pouco mais simples e verificação de estado. Assim, todos tentaram escrever a lógica do jogo no contratos inteligentes, de modo que o jogo se tornou um jogo de descentralização sem um backend de servidor, e trouxe um maior grau de composição em termos de regras do jogo. No entanto, o problema também surge: o poder de computação do Ethereum Rede principal é muito fraco, e o custo de uso é muito alto, mesmo se você considerar o uso de cadeias de camada 2 de alto desempenho ou outras cadeias públicas, ele não pode atender às necessidades de na cadeia jogos

Inspirado no rollup layer2, uma vez que operações de transferência de maior escala podem ser verificadas fora da cadeia computação na cadeia na cadeia por que não lidar com a execução da lógica do jogo da mesma maneira? Embora a lógica do jogo seja calculada fora da cadeia, cada passo da operação pode ser verificado no na cadeia, o que também garante a descentralização e falta de confiança do jogo, que é de onde vem a palavra “verificável”, e até podemos simplesmente analogizar: o TX no rollup layer2 é uma transação de transferência comum, e o TX no jogo de na cadeia verificável é a transação na cadeia do jogo.

Dependendo do método de verificação na cadeia, rollups são divididos em OP-rollups e ZK-rollups. Da mesma forma, jogos de na cadeia verificáveis usando zk-SNARKs têm vantagens notáveis em termos de finalidade e desempenho de verificação de estado, e é por isso que Dojo e Zypher Network escolheram ZKP para desenvolver jogos de na cadeia verificáveis.

Kit de Desenvolvimento da Rede Zypher

O kit de desenvolvimento da Zypher Network é composto por 3 partes, ou seja, AW Engine, Secret Engine e kit Zytron.

1. AW Engine: Aproveita os recursos de compactação de informações do ZKP para fornecer escalabilidade. Uma estrutura modular que permite que o jogo seja verticalmente super escalável. Programável via circuito ou zkVM. Seu z4 SDK pode suporte eventos de saudade em tempo real no jogo (jogador contra jogador).

2. Secret Engine: A capacidade de esconder informações do ZKP é usada para fornecer jogos de informações assimétricas. Um kit de desenvolvimento de software para zk-SNARKs como um serviço que fornece assimetria de informação para jogos que exigem mecânica de estratégia. ZK-SNARKs (ZKPs são capazes de implementar totalmente a computação de privacidade e aleatoriedade no na cadeia e podem provar sua justiça.

3. Kit Zytron: Pilha de camada 3. Uma pilha de cadeia soberana rollupL3 que fornece implantação conveniente de infraestrutura de jogos, incluindo otimização de camada ponto a ponto, fragmentação de servidor e muito mais. Projetado para jogos de saudade massiva e construção AW.

AW Engine, uma estrutura modular para zk-SNARKs

AW Engine é responsável pela construção do circuito ZKP, a geração de provas e a verificação de provas, por isso está no coração da suíte. É composto pelas seguintes secções:

1. Gadgets (gadgets): Suporta vários gadgets usados no desenvolvimento de circuitos de jogos, incluindo hashes básicos, ecc, máscaras, shuffling, etc.
2. Circuitos específicos da aplicação: Use plonk específico da aplicação como o esquema básico para provas zk e escreva circuitos de jogo específicos através de vários gadgets fornecidos pelo SDK. Ele suporta a compilação de circuitos diretamente no wasm e pode executá-los em um navegador ou aplicativo. Ao mesmo tempo, também fornece a capacidade de operar em diferentes Máquina virtual (EVM/WASM/… Esses contratos podem ser executados em diferentes sistemas de Blockchain para obter fora da cadeia geração de provas e verificação de na cadeia.
3. validadores on-chain: wasm otimizado para provadores e validadores, bem como suporte para validadores de solidez comum para todas as cadeias de EVM e validadores Move-lang para cadeias baseadas em Move.
4. Motor PVP de saudade Z4: Z4 é um sistema para jogos de saudade em tempo real. Ele dimensiona os recursos de processamento de eventos de longa duração terceirizando eventos de jogador versus jogador (PvP) para nós zk-rollup dedicados.

O diagrama acima mostra o princípio de funcionamento e a arquitetura do AW Engine. Este motor de jogo é dividido em várias partes principais, e vou explicar a função de cada seção passo a passo:

1. Zypher Plonk / Bulletproofs / Groth16 / STARKs: Estes são todos esquemas de zk-SNARKs diferentes. Isso mostra que o motor de jogo suporta tipos mais longos de esquemas ZKP, permitindo que os desenvolvedores de jogos escolham o sistema de prova apropriado de acordo com suas necessidades.

2. VM/DSL geral: refere-se a uma máquina virtual de uso geral ou linguagem específica de domínio (DSL) usada para escrever e executar a lógica do jogo. A Zypher Network anunciou oficialmente uma parceria estratégica com a Risc Zero, que deverá integrar o zkVM genérico da sua família.

3. Zypher gadgets & circuitos: Estes gadgets e circuitos são os blocos de construção básicos para a construção de ZKPs. Em zk-SNARKs, gadgets são funções predefinidas ou peças de lógica, e circuitos são os processos computacionais maiores que conectam esses gadgets.

4. Game Proof Circuit: O Game Proof Circuit é uma versão zk-SNARKs de toda a lógica do jogo. Aqui, é criado um circuito que valida as regras do jogo sem revelar as ações ou estratégias específicas do jogador.

5. Prover API: O Prover API é uma interface através da qual os desenvolvedores geram provas. No contexto do jogo, isso significa provar que as ações do jogador foram realizadas de acordo com as regras do jogo.

6. Verificador Onchain API: O na cadeia validadores API é outra interface para verificar os atestados fornecidos acima mencionados. Isso é feito no Blockchain para garantir que cada etapa do jogo seja justa e transparente.

7. ZK Proof Market: Para jogadores em dispositivos móveis, existe um Descentralização Proof Computation Marketplace onde os jogadores podem terceirizar a Proof Computation; isso torna ainda mais na cadeia agnósticos em termos de hardware de jogos.

8. Jogo: A parte do jogo do cálculo fora da cadeia contém a lógica do jogo real e a interface do usuário que permite que os jogadores joguem.

9. Jogo Onchain: Depois de submeter a prova ao Blockchain, o jogo torna-se um jogo Descentralização e Sem confiança na cadeia. Ele pode ser comparado ao DA Proof na camada2 para na cadeia operação.

No geral, o AW Engine aproveita zk-SNARKs para garantir a segurança e a justiça do jogo. Ele permite que a lógica do jogo seja verificada sem expor nenhuma informação crítica, fornecendo uma nova maneira de desenvolver e executar jogos construídos no Blockchain.

Finalmente, vamos examinar todo o fluxo de trabalho do mecanismo da perspetiva de um desenvolvedor:

1. Fase de Desenvolvimento:

• Primeiro, os desenvolvedores escolhem o esquema de zk-SNARKs apropriado (como Plonk, Bulletproofs, Groth16 ou STARKs).

• Eles então usam um desses cenários para criar “Zypher gadgets & circuits”, que são os blocos de construção da lógica do jogo.

• Estes blocos de construção são combinados em um completo “Game Proof Circuit”, que é um circuito de conhecimento zero que prova a validade do estado do jogo sem revelar informações específicas.

2. Geração de Prova (Prover API) :

• Cada ação ou mudança de estado no jogo é convertida em uma prova no backend através do “Prover API”, que é infalsificável e não revela nenhum dado crítico do jogo.

• Esta prova significa que a ação ou o estado do jogo do jogador está de acordo com as regras do jogo.

3. Autenticação na cadeia (Onchain Verifier API) :

• A prova gerada é então submetida ao Blockchain através do “Onchain Verifier API”.

• Este validador na cadeia irá verificar a validade do prova de validação, confirmar a legitimidade da ação ou estado do jogo e garantir a justiça e correção do jogo.

O processo acima não inclui o sistema de batalha de saudade Z4, na verdade, ZKP pode não só “verificar” a lógica do jogo, mas também “verificar” o “sistema de batalha de saudade”.

A imagem acima é um diagrama de fluxo de trabalho do motor Z4, e pode-se ver que a maneira como o motor Z4 suporta jogos de jogadores longo em tempo real é criar salas sem estado para matchmaking e jogabilidade do jogador, que são Nó suporte pelo zk-rollup, Nó não salvam dados. Quando a lógica do jogo é executada no Nó, todas as operações são classificadas e resumidas, e são confirmadas por zk-SNARKs. Após o término do jogo, a prova da operação e conclusão é carregada no na cadeia para verificação. O Z4 Nó pode executar a lógica do jogo diretamente sem usar uma máquina virtual, evitando transações e taxas de gás. Máquina virtual (como WASM/EVM) também podem ser usados no Nó para executar a lógica do jogo, se necessário. Todo o processo é projetado para suporte volumes de toda a rede de milhões ou até bilhões por segundo para garantir o desempenho do jogo em tempo real e de alta simultaneidade.

Módulo de informação assimétrica Secret Engine

Fog of War é uma mecânica comumente encontrada em jogos, com exemplos típicos, incluindo StarCraft e Warcraft 3. Este design esconde informações cobrindo certas áreas do mapa do jogo, que só são reveladas quando o jogador explora essas áreas. Esta mecânica aumenta a imprevisibilidade do ambiente de jogo e é típica dos chamados jogos de informação assimétrica. A maioria dos longo jogos MMO populares apresentam mecânicas de jogo de informação assimétricas, que fornecem aos jogadores mais longo curto de explorar e criar estratégias.

No entanto, na tecnologia Blockchain, os dados são geralmente completamente abertos e transparentes, o que dificulta a implementação de mecanismos de informação assimétricos. No entanto, ao empregar zkSNARKs, uma tecnologia zk-SNARKs, os jogos da Floresta Negra conseguem manter seu status de privacidade, enquanto os jogadores precisam enviar publicamente ações válidas e verificáveis. Desta forma, Dark Forest cria um ambiente de jogo com informações incompletas sobre o Blockchain. No entanto, este método complexo de ocultação de informações requer programação de circuito ZK personalizada, de modo que a ocultação extensiva de informações não pode ser implementada em jogos na cadeia.

O Secret Engine resolve parcialmente esse problema com WASM otimizado e contratos pré-compilados e implementa um processo de embaralhamento de Descentralização de alto desempenho e baixo custo por meio do SDK do Shuffle. Circuitos aleatórios e protocolo garantem a execução segura de cálculos de encriptação verificáveis, garantindo que os elementos da política permaneçam confidenciais em na cadeia. Além do poker, monopólio e jogos de cartas de negociação, o SDK pode ser aplicado a outros casos de uso SLG que exigem falta de confiança e aleatoriedade, tais como:

Social Deception: Um jogo de engano social que protege a identidade ou estratégia secreta do jogador. Colocação Secreta**:** Ações secretas de posicionamento no jogo, como esconder unidades ou locais de recursos, podem ser implementadas com segurança. Fog of War:* é o Fog of War, que pode ser usado para garantir que certas partes do mapa sejam mantidas em segredo de certos jogadores até que certas condições sejam cumpridas.

Há dois SDKs que são comumente usados:

zk-Shuffle-as-a-service:* Os jogadores se revezam encriptação e embaralham as cartas para produzir um baralho de cartas “selado” e classificado aleatoriamente, o que fornece uma solução que os geradores tradicionais de números aleatórios, como Verifiable Random Functions (VRFs), não podem fornecer. zk-Matchmaking-as-a-service:* Os jogadores enviam uma “semente de prova” para gerar um número aleatório e combiná-lo na cadeia, todo o processo pode ser provado através do zkp.

Esta imagem mostra o fluxo de trabalho do SDK do Shuffle:

1. Zypher PlonK:

• Basic PlonK: Este é um esquema de prova zk-SNARK de uso geral que permite gerar provas para verificar a correção de cálculos complexos sem revelar informações adicionais.

• Seletores de shuffle: São lógicas ou configurações específicas do processo de shuffling que permitem que o sistema de prova PlonK execute corretamente o embaralhamento das cartas.

2. Circuito aleatório:

• Chaum Pedersen: Este subcomponente é usado para garantir a privacidade do processo de embaralhamento. Geralmente está relacionado a assinaturas digitais ou encriptação, onde a encriptação de cada cartão é segura.

• Revelação: Esta etapa envolve revelar com segurança a identidade de um cartão quando necessário, sem revelar informações sobre outros cartões.

• Permutação: refere-se ao processo real de embaralhar as cartas, ou seja, o rearranjo das cartas.

• Modelo do cartão: define o modelo de dados do cartão, o que é essencial para criar a versão encriptação do cartão e posteriormente verificar o shuffle.

3. SDK aleatório:

• Prover SDK (Rust/WASM): Este kit de desenvolvimento de software permite que os desenvolvedores de jogos gerem zk-SNARKs para provar que o processo de embaralhamento está correto sem revelar a ordem real das cartas.

• Onchain Verifier SDK (Solidity/WASM/Move): Este SDK é usado para criar na cadeia validadores e verificar a exatidão das provas de shuffle.

A introdução acima ainda pode ser muito abstrata, vamos usar um na cadeia Texas Hold’em como exemplo para ilustrar o princípio do SDK Shuffle.

No jogo, precisamos armazenar os resultados da “pilha embaralhada” no na cadeia. Isso serve não apenas como resultado do embaralhamento atual, mas também como um insumo comum para “embaralhamentos” subsequentes, como demonstrado na operação set Up Pile. Inicialmente, defina o deck para armazenar o deck inicializado por padrão. No entanto, na cadeia armazenamento é notoriamente caro, especialmente para grandes volumes de dados. Um baralho de 52 cartas consiste em um total de 208 uint256 tipos de dados, tornando os custos de armazenamento uma consideração importante.

A solução do Zypher é armazenar apenas parte dos dados no na cadeia depois de embaralhar, especificamente, só precisa armazenar 2n + 5 cartas, onde n é o número de jogadores. Dado que longo 6 jogadores são atualmente suportados, 17 cartas são longo no máximo. Isso significa que, no final, apenas esses 17 cartões precisam ser armazenados no na cadeia. Mas, como mencionado anteriormente, outro objetivo do armazenamento na cadeia é que esses cartões também servirão como uma entrada comum para embaralhamentos subsequentes. Portanto, se apenas 17 cartões forem armazenados, é impossível verificar a correção do shuffle.

Para resolver esse problema, o circuito zk-shuffle do Zypher também emite o hash do deck completo como uma entrada comum, que também é armazenada na cadeia. Ao verificar zk-shuffle, o usuário carrega a pilha de pré-shuffle como uma entrada comum, e o circuito calcula o hash do cartão carregado pelo usuário e o compara com o hash armazenado no na cadeia. Por último, uma vez que apenas uma parte dos dados é mantida na cadeia, os utilizadores poderão ter de adquirir a totalidade dos 52 cartões. Para isso, podem ser utilizados eventos contratuais. Os eventos são um método de comunicação de custo extremamente baixo que permite aos usuários ouvir eventos para obter dados completos do jogo.

Em resumo, o núcleo de todo o processo é o uso de zk-SNARKs para garantir a privacidade e a correção do shuffle. Desta forma, as decisões e estratégias dos jogadores permanecem privadas, mesmo que todas as ações sejam registradas publicamente no Blockchain.

Sovereign L3 pilha Zytron kit

O Kit Zytron é uma pilha de rollup soberano de Camada 3 altamente personalizável que suporta o motor de jogo do Zypher como um contrato pré-compilado.

A infraestrutura Dapp existente, principalmente EVMs, não tinha o vela de pavio longo de otimizar para casos de uso altamente responsivos, como jogos na cadeia, e não fornecia a eficiência de custos e escalabilidade necessárias. MMOs e outros jogos de alto desempenho exigem infraestrutura dedicada e personalizada com recursos de computação eficientes e previsíveis. A primeira rede alfa da Zytron, com contratos pré-compilados de 0 gás, 0,2S tempo de bloco, projetados especificamente para jogos, será lançada em um futuro próximo, com 10 jogos planejados como testadores pioneiros.

O kit oferece 4 componentes principais plug-and-play:

Sovereign Rollup: A coisa mais importante no jogo é a jogabilidade, que requer a maior disponibilidade (CAP) em um sistema distribuído, e todo o sistema pode ser rapidamente atualizado e implantado automaticamente. Server Fragmentação: Distribua o mapa do mundo do jogo em diferentes nós para aumentar a capacidade de carga de um único nó. Ao mesmo tempo, ele fornece um conjunto de algoritmos de recuperação eficientes para se mover rapidamente entre diferentes nós no mapa global, alternar entre diferentes serviços de nó e sincronizar informações. Compatibilidade de dados: um componente crítico para a abstração de armazenamento, o protocolo integra bancos de dados relacionais e de cache mais fáceis de usar para acelerar o processamento de dados de jogos. Este recurso atende à necessidade de gerenciamento de dados eficiente e acesso rápido, o que é essencial para manter uma experiência de jogo suave. Rede personalizada: Dadas as altas necessidades de rede do jogo, a estrutura otimiza os Camada de rede peer-to-peer (P2P) subjacentes para cenários de jogos suporte. Isso inclui otimizações para mensagens intragrupo, usando técnicas de NAT transversal e hole-punching para conexões rápidas e eficientes. Além disso, a rede vela de pavio longo projetou um protocolo UDP especial para o jogo, que é projetado para manter o latência abaixo de 10 milissegundos. Isso garante uma transferência de dados rápida e confiável, o que é essencial para experiências de jogo em tempo real.

Os rollups soberanos são um conceito mais recente que acrescenta um nível mais elevado de autonomia e flexibilidade aos rollups normais, permitindo que redes Blockchain independentes com total autonomia sejam construídas sobre elas. Isso significa que cada pacote soberano pode ter sua própria Mecanismo de consenso, máquina estatal e modelo de governança, mantendo a compatibilidade com cadeia principal.

A partir do diagrama de quadros acima, podemos entender as funções de cada componente da suíte Zytron:

**1. Os componentes principais fornecem a infraestrutura da cadeia de jogos, permitindo um alto grau de personalização e otimização. **

• Sovereign Rollup garante a jogabilidade e alta disponibilidade do jogo, suportando upgrades rápidos e implantação automática do sistema.

• Servidor Fragmentação aumenta a capacidade de carga de um único Nó distribuindo o mundo do jogo por longo Nó.

• A compatibilidade de dados garante um processamento rápido dos dados do jogo através da integração de um sistema de base de dados de fácil utilização.

• A rede personalizada otimiza a camada de Rede P2P subjacente para atender às altas demandas de rede do jogo, incluindo mensagens otimizadas entre grupos e latência reduzido.

**2. Os componentes on-chain contêm as partes básicas rodando no na cadeia para garantir a correção da lógica do jogo e a segurança dos ativos. **

• On-chain validadores garantir que todas as transações e operações do jogo são válidas e legítimas.

• Os contratos inteligentes servem como o portador de codificação das regras e da lógica do jogo, lidando com a interação entre os jogadores e a mudança de estado do jogo.

**3. Os componentes do módulo fornecem a implementação de recursos e serviços específicos do jogo. **

• O sistema ZK fornece suporte para proteções de privacidade, como computação e verificação de preservação da privacidade.

• O sistema conta e o sistema de mensagens instantâneas fornecem gerenciamento de usuários e funções de comunicação em tempo real.

• Os sistemas de monitoramento são usados para monitorar as condições da rede e a integridade do jogo.

• Sistemas de salas, sistemas financeiros e sistemas de IA fornecem gerenciamento de salas de jogo, transações financeiras e suporte de IA.

• O sistema de registro registra todas as operações e eventos para análise e depuração.

O diagrama acima mostra o fluxo de trabalho da pilha de kits Zytron:

• As transações são geradas pela primeira vez na Camada 3 e ordenadas pelo Sequencer.
• O Runner Nó ouve os eventos da Camada 1/2 e a saída do Sequencer, e eles se comunicam entre si para executar transações e chegar a um consenso para implementar a funcionalidade de Fragmentação de serviço.
• Os dados são submetidos regularmente à Celestia para garantir a disponibilidade e segurança dos dados.
• Os clientes interagem com a Camada 3 através de sincronização leve e podem invocar serviços fornecidos pela Camada 3.

Mais interessante, os dois primeiros conjuntos de motores, incluindo AW Engine e Secret Engine, podem ser integrados com o kit Zytron em uma forma pré-compilada para fornecer uma infraestrutura eficiente, responsiva e rica em recursos para jogos na cadeia de uma forma mais minimalista. Os desenvolvedores também podem escolher os componentes apropriados de acordo com suas necessidades para criar um ambiente em cadeia que corresponda ao seu design de jogo. A Zypher não só suporta o ecossistema ETH, mas também está explorando ativamente a possibilidade de jogos na cadeia e L3 no ecossistema BTC, a Zypher and BTC’s Layer2 B² Network anunciou oficialmente que implantará na cadeia Layer 3 exclusiva do jogo baseada na B² Network e seu DA Layer B² Hub, que será a primeira Camada 3 no ecossistema BTC a suporte na cadeia jogos. Zypher tornou-se o primeiro motor de desenvolvimento de jogos na cadeia a suporte o ecossistema BTC.