Как разрабатывать проверяемые игры в блокчейне с помощью Zypher?

С тех пор, как Dojo экосистемы Starknet предложил концепцию доказуемых игр в блокчейне, многие команды начали исследовать эту область, например, paima с использованием сжатия состояния NFT, redux с использованием дерева Меркла и надписей состояний и так далее. Zypher Network (@Zypher_Network) также выпустила серию комплектов разработчика, основанных на zk-SNARKs технологии, чтобы помочь сделать проверяемые в блокчейне игры.

Что такое проверяемая игра в блокчейне

Теперь мы знаем, что сочетание игровой индустрии и Блокчейн технологий приведет либо к GameFi режиму в блокчейне активов, либо к в блокчейне игровому режиму государственного в блокчейне. Общее определение игры в блокчейне таково: вся игровая логика, состояние (активы и другие) находятся в блокчейне, реализованном через смарт-контракты.

Как платформа смарт-контрактов, Ethereum, естественно, является распределенным конечным автоматом, который может выполнять немного более простые вычисления в блокчейне и проверку состояния. Поэтому все пытались вписать игровую логику в смарт-контракты, чтобы игра стала игрой децентрализации без серверного бэкенда и принесла более высокую степень компонуемости с точки зрения правил игры. Однако возникает и проблема: вычислительная мощность Ethereum Основная сеть слишком слаба, а стоимость использования очень высока, даже если рассматривать использование высокопроизводительных цепочек layer2 или других публичных чейнов, он не может удовлетворить потребности в блокчейне игр

Вдохновленный накопительным пакетом layer2, поскольку крупномасштабные операции передачи могут быть проверены вне блокчейна вычислений в блокчейне в блокчейне почему бы не обрабатывать выполнение игровой логики таким же образом? Хотя логика игры рассчитывается вне блокчейна, каждый шаг операции может быть проверен в блокчейне, что также обеспечивает децентрализацию и отсутствие доверия к игре, откуда и происходит слово «проверяемый», и даже мы можем просто провести аналогию: TX в роллапе layer2 — это обычная транзакция перевода, а TX в проверяемой игре в блокчейне — это транзакция игры в блокчейне.

В зависимости от в блокчейне метода проверки роллапы делятся на OP-роллапы и ZK-роллапы. Точно так же проверяемые игры в блокчейне с использованием zk-SNARKs имеют выдающиеся преимущества с точки зрения окончательности и производительности государственной проверки, поэтому Dojo и Zypher Network выбрали ZKP для разработки проверяемых игр в блокчейне.

Комплект разработчика Zypher Network

Комплект разработчика Zypher Network состоит из 3 частей, а именно AW Engine, Secret Engine и Zytron kit.

1. AW Engine: использует возможности сжатия информации ZKP для обеспечения масштабируемости. Модульный фреймворк, который позволяет игре быть вертикально масштабируемой. Программируется через схему или zkVM. Его z4 SDK может поддержку внутриигровых событий в режиме реального времени (игрок против игрока).

2. Секретный движок: Способность ZKP скрывать информацию используется для предоставления асимметричных информационных игр. Комплект для разработки программного обеспечения для zk-SNARKs как сервиса, обеспечивающего информационную асимметрию для игр, требующих стратегической механики. ZK-SNARK (ZKP) способны полностью реализовать вычисления конфиденциальности и случайности в блокчейне и могут доказать свою справедливость.

3. Комплект Zytron: стек уровня 3. Суверенный стек цепочки RollupL3, обеспечивающий удобное развертывание игровой инфраструктуры, включая оптимизацию однорангового уровня, шардинг серверов и многое другое. Предназначен для массовых игр с тоской и строительства AW.

AW Engine, модульный фреймворк для zk-SNARKs

AW Engine отвечает за построение схемы ZKP, генерацию доказательств и проверку доказательств, поэтому он лежит в основе пакета. Он состоит из следующих разделов:

1. Гаджеты (гаджеты): Поддержка различных гаджетов, используемых в разработке игровых схем, включая базовые хеши, ecc, маски, перетасовку и т. д.
2. Схемы, специфичные для приложения: используйте специфичный для приложения plonk в качестве базовой схемы для доказательств zk и пишите конкретные игровые схемы с помощью различных гаджетов, предоставляемых SDK. Он поддерживает компиляцию схем непосредственно в wasm и может запускать их в браузере или приложении. В то же время он также предоставляет возможность работать на различных виртуальных машинах (EVM / WASM / … Эти контракты могут работать в разных системах блокчейна для достижения генерации доказательств вне блокчейна и проверки в блокчейне.
3. Ончейн-валидаторы: wasm оптимизирован для пруверов и валидаторы, а также поддержка для общего валидаторы солидности для всех цепочек EVM и Move-lang валидаторы для цепочек на основе Move.
4. Движок Z4 Longing PVP: Z4 - это система для игр в реальном времени. Он масштабирует возможности обработки событий longing, передавая события «игрок против игрока» (PvP) на выделенные узлы zk-rollup.

На схеме выше показан принцип работы и архитектура AW Engine. Этот игровой движок разделен на несколько основных частей, и я объясню функцию каждого раздела шаг за шагом:

1. Zypher Plonk / Bulletproofs / Groth16 / STARKs: Это все разные схемы zk-SNARKs. Это показывает, что игровой движок поддерживает самые длинные типы схем ZKP, что позволяет разработчикам игр выбирать подходящую систему доказательств в соответствии со своими потребностями.

2. Общая VM/DSL: Это относится к виртуальной машине общего назначения или предметно-ориентированному языку (DSL), используемому для написания и выполнения игровой логики. Zypher Network официально объявила о стратегическом партнерстве с Risc Zero, которое, как ожидается, интегрирует универсальную zkVM его семьи.

3. Гаджеты и схемы Zypher: Эти гаджеты и схемы являются основными строительными блоками для создания ZKP. В zk-SNARKs гаджеты являются предопределенными функциями или частями логики, а схемы — более крупными вычислительными процессами, которые соединяют эти гаджеты.

4. Game Proof Circuit: Game Proof Circuit - это zk-SNARKs версия всей игровой логики. Здесь создается схема, которая подтверждает правила игры, не раскрывая конкретных действий или стратегий игрока.

5. Prover API: Prover API — это интерфейс, с помощью которого разработчики генерируют доказательства. В контексте игры это означает доказательство того, что действия игрока были осуществлены в соответствии с правилами игры.

6. Onchain Verifier API: в блокчейне валидаторы API — это еще один интерфейс для проверки вышеупомянутых предоставленных аттестаций. Это делается в блокчейне, чтобы гарантировать, что каждый шаг игры будет честным и прозрачным.

7. ZK Proof Market: Для игроков на мобильных устройствах существует рынок вычислений для доказательства децентрализации, где игроки могут передать на аутсорсинг вычисления доказательства; Это еще больше делает игровые игры в блокчейне независимыми от аппаратного обеспечения.

8. Игра: Игровая часть вычислений вне блокчейна содержит фактическую игровую логику и пользовательский интерфейс, который позволяет игрокам играть.

9. Ончейн-игра: После отправки доказательства в Блокчейн игра становится Децентрализация и Ненадежный в блокчейне игрой. Его можно сравнить с DA Proof в layer2 для работы в блокчейне.

В целом, AW Engine использует zk-SNARKs для обеспечения безопасности и честности игры. Это позволяет проверять игровую логику без раскрытия какой-либо важной информации, предоставляя новый способ разработки и запуска игр, построенных на блокчейне.

Наконец, давайте посмотрим на весь рабочий процесс движка с точки зрения разработчика:

1. Стадия разработки:

• Во-первых, разработчики выбирают подходящую схему zk-SNARKs (например, Plonk, Bulletproofs, Groth16 или STARKs).

• Затем они используют один из этих сценариев для создания «гаджетов и схем Zypher», которые являются строительными блоками логики игры.

• Эти строительные блоки объединены в полную «Схему доказательства игры», которая представляет собой схему с нулевым разглашением, которая доказывает достоверность состояния игры без раскрытия конкретной информации.

2. Генерация доказательств (прувер API) :

• Каждое действие или изменение состояния в игре преобразуется в доказательство на сервере через «Prover API», который не подделывается и не раскрывает никаких критических игровых данных.

• Это доказательство означает, что игровое действие игрока или состояние игры соответствует правилам игры.

3. в блокчейне Аутентификация (Onchain Verifier API) :

• Сгенерированное доказательство затем отправляется в блокчейн через «Onchain Verifier API».

• Этот валидатор в блокчейне проверит действительность доказательства валидации, подтвердит законность действия или состояния игры, а также обеспечит справедливость и правильность игры.

Вышеописанный процесс не включает в себя боевую систему тоски Z4, по сути, ZKP может не только «верифицировать» логику игры, но и «верифицировать» «систему тоскливого боя».

На изображении выше показана диаграмма рабочего процесса движка Z4, и видно, что движок Z4 поддерживает игры лонг игроков в реальном времени для создания комнат без сохранения состояния для подбора игроков и игрового процесса, которые Узел поддержка zk-rollup, Узел не сохраняют данные. Когда логика игры выполняется на Узел, все операции сортируются и суммируются, а также подтверждаются zk-SNARKs. После окончания игры доказательство операции и вывод загружаются в блокчейне для проверки. Z4 Узел может запускать игровую логику напрямую, без использования виртуальной машины, избегая комиссий за транзакции и Газ. Виртуальная машина (например, WASM/EVM) также можно использовать на Узел для запуска игровой логики, если это необходимо. Весь процесс предназначен для поддержки общесетевых объемов в миллионы или даже миллиарды в секунду, чтобы обеспечить высокую производительность параллелизма игры в режиме реального времени.

Асимметричный информационный модуль Secret Engine

Туман войны — это механика, часто встречающаяся в играх, типичными примерами которых являются StarCraft и Warcraft 3. Этот дизайн скрывает информацию, покрывая определенные области игровой карты, которые раскрываются только тогда, когда игрок исследует эти области. Эта механика увеличивает непредсказуемость игрового окружения и характерна для так называемых асимметричных информационных игр. Большинство популярных MMO лонг игр имеют асимметричную информационную игровую механику, которая предоставляет игрокам больше лонг шорт для исследования и разработки стратегии.

Однако в технологии блокчейн данные, как правило, полностью открыты и прозрачны, что затрудняет реализацию асимметричных информационных механизмов. Однако, используя zkSNARKs, технологию zk-SNARKs, игры Dark Forest успешно сохраняют свой статус конфиденциальности, в то время как игроки должны публично отправлять проверяемые действия. Таким образом, Dark Forest создает игровую среду с неполной информацией о блокчейне. Однако этот сложный метод сокрытия информации требует пользовательского программирования ZK-схемы, поэтому обширное сокрытие информации не может быть реализовано в играх в блокчейне.

Secret Engine частично решает эту проблему с помощью оптимизированного WASM и предварительно скомпилированных контрактов, а также реализует высокопроизводительный и недорогой процесс децентрализации с помощью Shuffle SDK. Перетасовка схем и протоколов гарантирует безопасное выполнение проверяемых вычислений шифрования, гарантируя, что элементы политики остаются конфиденциальными в блокчейне. Помимо покера, монополии и коллекционных карточных игр, SDK можно применять и к другим сценариям использования SLG, требующим отсутствия доверия и случайности, таких как:

Социальный обман: Игра о социальном обмане, которая защищает тайную личность или стратегию игрока. Размещение секретов**:** Действия по размещению секретов в игре, такие как укрытие юнитов или местоположений ресурсов, могут быть безопасно реализованы. Туман войны:* — это туман войны, который можно использовать для того, чтобы гарантировать, что определенные части карты будут скрыты от определенных игроков до тех пор, пока не будут выполнены определенные условия.

Обычно используются два пакета SDK:

zk-Shuffle-as-a-service:* Игроки по очереди шифрование и тасуют карты, чтобы создать «запечатанную» и случайно отсортированную колоду карт, что обеспечивает решение, которое не могут предоставить традиционные генераторы случайных чисел, такие как проверяемые случайные функции (VRF). zk-Matchmaking-as-a-service:* Игроки отправляют «контрольное семя», чтобы сгенерировать случайное число и сопоставить его в блокчейне, весь процесс можно доказать с помощью zkp.

На этом рисунке показан рабочий процесс пакета SDK Shuffle.

1. Zypher PlonK:

• Basic PlonK: Это схема доказательства zk-SNARK общего назначения, которая позволяет генерировать доказательства для проверки правильности сложных вычислений без раскрытия дополнительной информации.

• Селекторы перетасовки: Это логика или конфигурации, специфичные для процесса перетасовки, которые позволяют системе доказательства PlonK правильно выполнять перетасовку карт.

2. Схема перетасовки:

• Chaum Pedersen: Этот подкомпонент используется для обеспечения конфиденциальности процесса перетасовки. Обычно это связано с цифровыми подписями или шифрованием, когда шифрование каждой карты безопасно.

• Раскрытие: Этот шаг включает в себя безопасное раскрытие подлинности карты, когда это необходимо, без раскрытия информации о других картах.

• Перестановка: Это относится к фактическому процессу перетасовки карт, т.е. к перестановке карт.

• Модель карты: Это определяет модель данных карты, которая необходима для создания версии шифрования карты и последующей проверки перетасовки.

3. Пакет SDK в случайном порядке:

• Prover SDK (Rust / WASM): Этот комплект для разработки программного обеспечения позволяет разработчикам игр генерировать zk-SNARKs, чтобы доказать, что процесс перетасовки правильный, не раскрывая фактический ордер карт.

• Onchain Verifier SDK (Solidity/WASM/Move): Этот SDK используется для создания в блокчейне валидаторы и проверки правильности доказательств в случайном порядке.

Приведенное выше введение все еще может быть слишком абстрактным, давайте возьмем техасский холдем в блокчейне в качестве примера, чтобы проиллюстрировать принцип работы Shuffle SDK.

В игре нам нужно хранить результаты «перетасованной стопки» в блокчейне. Это служит не только результатом текущего перетасовки, но и общим входом для последующих «перетасовок», как показано в операции Set Up Pile. Изначально установите колоду на хранение инициализированной колоды по умолчанию. Тем не менее, хранение в блокчейне, как известно, дорогое, особенно для больших объемов данных. Колода из 52 карт состоит в общей сложности из 208 uint256 типов данных, что делает затраты на хранение важным фактором.

Решение Zypher заключается в том, чтобы хранить только часть данных в блокчейне после перетасовки, в частности, нужно хранить только 2n + 5 карт, где n — количество игроков. Учитывая, что лонг настоящее время поддерживаются 6 игроков, 17 карт — это максимум лонг. Это означает, что в конечном итоге только эти 17 карт должны храниться в блокчейне. Но, как упоминалось ранее, еще одна цель хранения в блокчейне заключается в том, что эти карты также будут служить общим входом для последующих перетасовок. Поэтому, если хранится только 17 карт, проверить правильность перетасовки невозможно.

Чтобы решить эту проблему, схема zk-shuffle от Zypher дополнительно выводит хеш полной колоды в качестве общего входа, который также хранится в блокчейне. При проверке zk-shuffle пользователь загружает стек предварительной перетасовки в качестве общих входных данных, а схема вычисляет хеш карты, загруженной пользователем, и сравнивает его с хешем, хранящимся в блокчейне. Наконец, поскольку только часть данных хранится в блокчейне, пользователям может потребоваться приобрести полные 52 карты. Для этого можно использовать события контракта. События — это чрезвычайно недорогой способ связи, который позволяет пользователям прослушивать события для получения полных игровых данных.

Таким образом, ядром всего процесса является использование zk-SNARKs для обеспечения конфиденциальности и правильности перетасовки. Таким образом, решения и стратегии игроков остаются конфиденциальными, даже если все действия публично записаны в блокчейне.

Комплект Zytron Sovereign L3 stack

Zytron Kit — это суверенный накопительный стек уровня 3 с широкими возможностями настройки, который поддерживает игровой движок Zypher в виде предварительно скомпилированного контракта.

Существующая инфраструктура Dapp, в первую очередь EVM, не имела свечи с длинным фитилем для оптимизации для высокоотзывчивых сценариев использования, таких как игры в блокчейне, и не смогла обеспечить требуемую экономическую эффективность и масштабируемость. MMO и другие высокопроизводительные игры требуют выделенной настраиваемой инфраструктуры с эффективными и предсказуемыми вычислительными ресурсами. Первая альфа-сеть Zytron с 0 газом, временем блока 0,2 с, предварительно скомпилированными контрактами, разработанными специально для игр, будет запущена в ближайшем будущем, а 10 игр запланированы в качестве пионеров-тестеров.

Комплект состоит из 4 основных компонентов plug-and-play:

Sovereign Rollup: Самое важное в игре - это играбельность, которая требует высочайшей доступности (CAP) в распределенной системе, и вся система может быть быстро обновлена и автоматически развернута. Шардинг сервера: распределите карту мира игры по разным узлам, чтобы увеличить пропускную способность одного узла. В то же время он предоставляет набор эффективных алгоритмов поиска для быстрого перемещения между различными узлами на глобальной карте, переключения между различными сервисами узлов и синхронизации информации. Совместимость данных: Компонент, критически важный для абстракции хранилища, протокол интегрирует более удобные для пользователя реляционные и кэширующие базы данных для ускорения обработки игровых данных. Эта функция удовлетворяет потребность в эффективном управлении данными и быстром доступе, что необходимо для поддержания плавного игрового процесса. Пользовательская сеть: Учитывая высокие потребности игры в сети, фреймворк оптимизирует базовую одноранговую (P2P) Уровень сети для поддержка игровых сценариев. Это включает в себя оптимизацию внутригруппового обмена сообщениями, использование методов обхода NAT и пробивки отверстий для быстрых и эффективных соединений. Кроме того, в сети свеча с длинным фитилем разработан специальный UDP-протокол для игры, который призван держать задержку ниже 10 миллисекунд. Это обеспечивает быструю и надежную передачу данных, что очень важно для игр в режиме реального времени.

Суверенные роллапы — это более новая концепция, которая добавляет более высокий уровень автономии и гибкости к обычным роллапам, позволяя создавать на их основе независимые сети блокчейна с полной автономией. Это означает, что каждый суверенный роллап может иметь свой собственный механизм консенсуса, конечный автомат и модель управления, сохраняя при этом совместимость с основной блокчейн.

Из приведенной выше диаграммы кадров мы можем понять функции каждого компонента пакета Zytron:

**1. Основные компоненты обеспечивают инфраструктуру игровой цепочки, обеспечивая высокую степень настройки и оптимизации. **

• Sovereign Rollup гарантирует играбельность и высокую доступность игры, поддерживая быстрые обновления и автоматическое развертывание системы.

• Server Шардинг увеличивает нагрузочную способность одного Узел за счет распределения игрового мира по лонг Узел.

• Совместимость данных обеспечивает быструю обработку игровых данных за счет интеграции удобной системы баз данных.

• Пользовательская сеть оптимизирует базовый уровень P2P-сети для удовлетворения высоких требований к сети игры, включая оптимизированный обмен сообщениями между группами и снижение задержек.

**2. Ончейн-компоненты содержат основные части, работающие в блокчейне, для обеспечения правильности игровой логики и безопасности активов. **

• Ончейн-валидаторы гарантировать, что все транзакции и игровые операции являются действительными и законными.

• Смарт-контракты служат носителем кодирования правил и логики игры, управляя взаимодействием между игроками и сменой состояния игры.

**3. Компоненты модуля обеспечивают реализацию конкретных игровых функций и сервисов. **

• Система ZK обеспечивает поддержку для защиты конфиденциальности, такую как расчеты и проверка с сохранением конфиденциальности.

• Система выставления счетов и система обмена мгновенными сообщениями обеспечивают управление пользователями и функции связи в режиме реального времени.

• Системы мониторинга используются для мониторинга состояния сети и работоспособности игр.

• Системы комнат, финансовые системы и системы искусственного интеллекта обеспечивают внутриигровое управление комнатами, финансовые транзакции и поддержку ИИ.

• Система логирования записывает все операции и события для анализа и отладки.

На схеме выше показан рабочий процесс стека комплектов Zytron:

• Транзакции сначала генерируются на уровне 3 и упорядочиваются секвенсором.
• Runner Узел прослушивает события уровня 1/2 и выходные данные секвенсора, и они взаимодействуют друг с другом для выполнения транзакций и достижения консенсуса для реализации функциональности Шардинг служб.
• Данные передаются в Celestia на регулярной основе для обеспечения доступности и безопасности данных.
• Клиенты взаимодействуют с уровнем 3 через упрощенную синхронизацию и могут вызывать службы, предоставляемые уровнем 3.

Что еще более интересно, первые два набора движков, включая AW Engine и Secret Engine, могут быть интегрированы с комплектом Zytron в предварительно скомпилированной форме, чтобы обеспечить эффективную, отзывчивую, многофункциональную инфраструктуру для игр в блокчейне в более минималистичной форме. Разработчики также могут выбирать подходящие компоненты в соответствии со своими потребностями, чтобы создать цепочечную среду, соответствующую их игровому дизайну. Zypher не только поддерживает экосистему ETH, но и активно изучает возможность в блокчейне игр и L3 в экосистеме BTC, Zypher и BTC Layer2 B² Network официально объявили, что развернут в блокчейне эксклюзивный игровой уровень 3 на базе B² Network и его DA Layer B² Hub, который станет первым уровнем 3 в экосистеме BTC, который будет поддержка в блокчейне игр. Zypher стал первым в блокчейне движком для разработки игр, который поддержка экосистему BTC.