Запуск нового узла Zcash Zakura: приватные платежи могут работать на 50 тыс. TPS, цель — сопоставиться по мощности с Visa и Mastercard

作者：Coindesk

编译：深潮 TechFlow

深潮导读：Zcash в настоящее время может обрабатывать примерно 1 защищённую приватностью транзакцию в секунду; цель нового узла Zakura — при сохранении полной приватности выйти на 50 000 TPS, уровень по мощности сопоставимый с Visa и Mastercard. Это важный сигнал для всех, кто следит за приватностью платежей и масштабированием блокчейна: теперь приватность и производительность не приходится выбирать из двух вариантов.

У тех, кто пересобирает Zcash, есть мечта: достичь уровня глобальных платёжных гигантов Visa и Mastercard, сохранив при этом полную верифицируемость и сильные гарантии приватности — то есть обрабатывать десятки тысяч платежей в секунду.

Первый пазл в этом плане — Zakura: новая версия ПО full node, выпущенная в среду, релиз 1.0.0. Её поддерживают участник команды основателей Zcash по zk-криптографии Sean Bowe и сооснователь Osmosis и нынешний руководитель Valar Group Dev Ojha. Обе команды финансируются частными пожертвованиями в ZEC, а не компаниями или фондами.

«Наша мечта — поддерживать глобальные платежи. Mastercard и Visa обрабатывают более 50 000 транзакций в секунду; это наш порог. При текущей криптографии Zcash такой объём потребует от нод обработки пропускной способности более 500 MB в секунду», — говорится в сообщении в блоге. «Текущий стек технологий не дотягивает до этой цели. Криптографические технологии, над которыми работает наша команда, способны сократить большую часть разрыва».

Full node — это программа, сохраняющая полную копию блокчейна; здесь имеется в виду Zcash-реестр, который независимо проверяет, соответствует ли каждая транзакция правилам сети. Zakura — это форк узлового ПО Zebra Фонда Zcash, то есть он собран заново на основе официального кода от фонда.

Правила консенсуса — это единое руководство общих правил, выполняемое каждым узлом, которое определяет, какие блоки и транзакции сеть принимает как валидные. Если узел применяет отличающиеся правила, он разветвляется и перестаёт следовать той же цепочке, что и другие узлы.

Обрезка, снапшоты и совместимость

Zakura также умеет проводить обрезку, то есть удалять старые данные цепочки, которые больше не нужны узлу, существенно сокращая использование дискового пространства. Это сжимает цепочку до достаточно небольшого размера: команда выпустила готовую копию; после удаления старых данных размер составляет примерно 11 GB, и новый узел может сразу скачать её, не подтягивая по кускам полную историю с других нод.

Благодаря этому запуск с нуля до рабочего состояния занимает менее двух минут, и команда называет это «в 680 раз быстрее».

Режим совместимости ещё и воссоздаёт интерфейсы исходного клиента zcashd, срок жизни которого будет завершён 18 июля, поэтому кошельки и интеграции бирж, построенные под него, могут продолжать работать как обычно.

Целевой показатель пропускной способности и роль Tachyon

Причина построения всего этого — математическая.

Mastercard и Visa обрабатывают более 50 000 транзакций в секунду, и команда называет этот показатель «порогом, а не целью». Текущая криптографическая схема Zcash требует от ноды каждую секунду получать и проверять более 500 MB данных, чтобы не отставать: каждая защищённая приватностью транзакция несёт с собой доказательство, а его размер очень велик.

Это примерно соответствует данным, которые в течение 10 секунд непрерывно поступают как один полностью записанный DVD — и ни одно ПО Zcash пока не приближается к этому уровню. Но ключ — понимать, почему возникает каждый узкий участок.

Проект Bowe Tachyon решает эту проблему с помощью рекурсивных доказательств: одно доказательство может подтверждать корректность тысяч других доказательств, тем самым резко сокращая объём данных, которые нужно проверять на уровне консенсуса.

В схеме Tachyon ноды будут валидировать отдельное доказательство вместо тысяч: команда утверждает, что это снизит потребность в консенсусных данных с 100 MB в секунду до 500 MB, и они считают, что за счёт продуманной инженерии это технически достижимо.

Боттлнек в кошельках и решение PIR от Valar

У кошельков другая проблема. Поскольку Zcash скрывает получателя транзакций, кошелёк не может спросить сервер, какие транзакции принадлежат ему, не раскрывая, что именно он запрашивает. Ему приходится подтянуть все данные и проверить по отдельности — именно поэтому кошелёк в лучшем случае может достигать около 1 транзакции в секунду.

Чтобы устранить этот узкий участок, Valar Group исследует технологию private information retrieval (PIR), чтобы кошелёк мог получать свои данные с сервера, не позволяя серверу понять, какие именно записи запрашиваются.

Быстрое распространение блоков

Быстрое распространение блоков означает максимально быстрое широковещание вновь добытых блоков по сети блокчейна. Zakura отвечает за этот слой.

Он должен быть достаточно быстрым, чтобы передавать новые блоки между нодами, иначе не получится обеспечить масштаб потока доказательств и нагрузку кошельков. Он оснащён экспериментальной системой, цель которой — передавать каждый блок на каждый узел всего за полсекунды, но по умолчанию она отключена.

Ближайшие тесты этих идей ожидаются в конце июля. Ironwood, официальное название NU6.3, будет активирован в блоке мейннета 3,428,143 — примерно в 8:00 по восточному времени 28 июля; Zakura поддерживает его с момента релиза.

Происхождение Ironwood

Появление Ironwood связано с уязвимостью, которая почти в конце июня уничтожила Zcash. Так называемый шифрованный пул (shielded pool) — это приватный слой сети: суммы и участники скрыты, а zk-доказательства выступают в роли математического подтверждения.

29 мая исследователь Shielded Labs Taylor Hornby обнаружил, что доказательственная схема Orchard (самого свежего шифрованного пула) содержит брешь в корректности, позволяющую злоумышленнику незаметно чеканить фальшивые ZEC прямо в цепочке. Эта уязвимость сохранялась с момента активации Orchard в мае 2022 года.

Разработчики отключили Orchard через экстренное реагирование, завершённое 2 июня, а затем 3 июня вернули его в работу в блоке 3,364,600 с исправленной схемой через hard fork NU6.2.

Патч не мог устранить четыре года, в течение которых уязвимость оставалась открытой. ZK-доказательства не раскрывают ничего, кроме факта прохождения проверки, поэтому в цепочке нет записей о транзакциях Orchard, которые можно было бы отследить; никто не может доказать, что не были созданы фальшивые ZEC.

Ironwood и создан, чтобы решить эту проблему. На границе пулов так называемый «входной/выходной шлюз» ограничивает, что может покинуть пул и что может в него попасть; используется тот факт, что суммы ZEC, входящие и выходящие из шифрованного пула, являются публичными — даже если транзакции внутри пула остаются приватными. Закрыв Orchard, чтобы остановить новые депозиты, «шлюз» становится единственным выходом, а любые внутренние фальшивки оказываются заперты внутри.

Проще говоря, честные балансы могут со временем выйти, а фальшивые монеты могут быть заблокированы так, чтобы они не смогли полностью покинуть пул и попасть в обращение. Эта настройка заставляет любые попытки перепоставки токенов упираться в границу, восстанавливая надёжность в вопросе предложения токенов.