Запуск нового вузла Zcash Zakura: приватні платежі можуть працювати на 50 тис. TPS, ціль — зрівнятися за рівнем із Visa та Mastercard

Автор: Coindesk

Компіляція: Deep Tide TechFlow

Deep Tide пояснює: Зараз Zcash може обробляти лише близько 1 приватної транзакції за секунду, а новий вузол Zakura має на меті досягти 50 000 TPS за умови збереження повної конфіденційності — рівня пропускної здатності Visa і Mastercard. Це важливий сигнал для всіх, хто стежить за приватністю платежів і масштабуванням блокчейну: приватність і продуктивність більше не є взаємовиключними.

У тих, хто відбудовує Zcash, є мрія: досягти рівня глобальних платіжних гігантів Visa і Mastercard, зберігаючи при цьому повну перевірюваність і сильні гарантії приватності — обробляти десятки тисяч платежів за секунду.

Першою частиною цього плану є Zakura — нове програмне забезпечення для повного вузла, версія 1.0.0 якого була випущена в середу. Його обслуговують Sean Bowe — співзасновник Zcash zero-knowledge криптографії, та Dev Ojha — співзасновник Osmosis і керівник, який наразі відповідає за Valar Group. Обидві команди фінансуються приватними пожертвами ZEC, а не компаніями або фондами.

«Наша мрія — підтримувати глобальні платежі. Mastercard і Visa обробляють понад 50 000 транзакцій за секунду; це наша базова межа. За поточними криптографічними підходами Zcash така пропускна здатність потребує, щоб вузол обробляв понад 500 MB даних за секунду», — йдеться в дописі в блозі. «Сучасний стек технологій не досягає цього. Криптографічні технології, які розробляє наша команда, здатні скоротити більшість розриву».

Повний вузол — це програма, що зберігає повну копію блокчейну; тут мається на увазі Zcash-реєстр, і яка незалежно перевіряє, чи кожна транзакція відповідає правилам мережі. Zakura — це форк вузлового програмного забезпечення Zebra від Zcash Foundation, тобто він ґрунтується на офіційному коді фонду та був зібраний заново.

Консенсусні правила — це спільний довідник правил, який виконує кожен вузол і який визначає, які блоки та транзакції мережа вважає дійсними. Якщо вузол застосовує інші правила, він розгалужується і припиняє слідування за тією ж самою гілкою, що й інші вузли.

Проредження, знімки та сумісність

Zakura також уміє робити pruning, тобто видаляти старі дані блокчейну, які більше не потрібні вузлу, істотно зменшуючи використання диска. Це стискає ланцюг до достатньо малого розміру: команда випустила готову копію — після видалення старих даних вона становить близько 11 GB, і новий вузол може просто завантажити її, не тягнучи повну історію по частинах від інших вузлів.

Це означає, що вузол може запуститися з нуля й почати роботу менш ніж за дві хвилини — команда каже «в 680 разів швидше».

Режим сумісності ще й відтворює інтерфейси оригінального клієнта zcashd, життєвий цикл якого буде завершено 18 липня, тож гаманці та інтеграції бірж, збудовані під нього, можуть і надалі працювати як звично.

Ціль щодо пропускної здатності та роль Tachyon

Причина створення всього цього — арифметика.

Mastercard і Visa обробляють понад 50 000 транзакцій за секунду, і команда називає це число «базовою межею, а не ціллю». Поточні криптографічні схеми Zcash змушують вузол щосекунди приймати й перевіряти понад 500 MB даних, щоб встигати, бо кожна приватна транзакція несе з собою доказ (proof), обсяг якого дуже великий.

Це приблизно дорівнює даним, які кожні 10 секунд постійно надходять як повний DVD; жодне програмне забезпечення Zcash наразі не наближається до цього рівня. Але ключове — зрозуміти причини кожного з вузьких місць.

Проєкт Bowe Tachyon розв’язує цю проблему за допомогою рекурсивних доказів: один доказ може доводити дійсність тисяч інших доказів, суттєво зменшуючи обсяг даних, які доводиться перевіряти на рівні консенсусу.

За схемою Tachyon вузол перевірятиме один доказ замість тисяч, і команда стверджує, що це зменшить потребу в консенсусних даних з 100 MB до 500 MB за секунду; вони вважають, що цього можна технічно досягти завдяки продуманій інженерії.

Гаманцеве вузьке місце та PIR-рішення Valar

У гаманця інша проблема. Оскільки Zcash приховує одержувача транзакції, гаманець не може, не викриваючи себе, запитувати сервер, які транзакції належать саме йому. Він має тягнути все й тестувати по черзі — тому гаманцеве ПЗ максимум здатне досягати приблизно 1 транзакції за секунду.

Щоб усунути це вузьке місце, Valar Group досліджує технології private information retrieval, аби гаманець міг отримувати свої дані з сервера, не розкриваючи серверу, які саме записи він запитує.

Швидке розповсюдження блоків

Швидке поширення блоків означає якнайшвидше розсилання щойно видобутих блоків у мережі блокчейну. Zakura — це програмний рівень, відповідальний за цю задачу.

Йому потрібно бути достатньо швидким для передачі нових блоків між вузлами, щоб могла реалізуватися велика кількість доказів і навантаження від трафіку гаманців. Він оснащений експериментальною системою, яка має передавати кожен блок кожному вузлу менш ніж за півсекунди — наразі це за замовчуванням вимкнено.

Найближчі тести цих ідей відбудуться в кінці липня. Ironwood, офіційна назва NU6.3, буде активовано в головній мережі на блоці 3,428,143 — приблизно о 8:00 за східним часом 28 липня; Zakura підтримує його ще від моменту релізу.

7 липня Bowe заявив, що всі основні організації пообіцяли активувати цей висотний рівень, але із запізненням на тиждень від початкового плану — біржі та постачальники гаманців попросили час на підготовку.

Походження Ironwood

Ironwood існує через уразливість, яка майже знищила Zcash у червні. Так званий shielded pool є приватною стороною мережі: і суми, і учасники приховані, а нульові знання (zero-knowledge proofs) слугують математичним доказом правильності.

29 травня дослідник Shielded Labs Taylor Hornby виявив, що в доказовій схемі Orchard (останнього shielded pool) є недолік коректності (soundness bug), який дозволяє атакувальникам непомітно на ланцюгу карбувати фальшиві ZEC. Ця вразливість існувала з моменту активації Orchard у травні 2022 року.

Розробники вимкнули Orchard через екстрене реагування, виконане до 2 червня, а 3 червня відновили його в блоці 3,364,600 за допомогою hard fork NU6.2, використавши виправлену схему.

Патч не міг усунути чотирирічний період, протягом якого вразливість була відкрита. Zero-knowledge proofs не розкривають жодної інформації, окрім факту проходження перевірки, тому на ланцюгу немає записів про будь-які транзакції Orchard, які б підтверджували перекази; ніхто не може довести, що фальшиві ZEC ніколи не створювалися.

Ironwood створено саме для вирішення цієї проблеми. Так звані «ворота обертання» (rotation gate) на межі пулу обмежують те, що може виходити і входити: використовується той факт, що суми ZEC, які заходять/виходять зі shielded pool, є публічними, навіть якщо транзакції всередині пулу є приватними. Закривши Orchard, щоб зупинити нові депозити, rotation gate стає єдиним виходом, і будь-які внутрішні фальшиві монети залишаються там у пастці.

Простіше кажучи: чесні баланси можна з часом виводити, тоді як фальшиві кошти можуть бути не здатні повністю вийти й потрапити в циркулюючу пропозицію. Ця настройка «заковує» будь-які спроби перевищити видачу токенів на межі, відновлюючи надійність того, як поновлюється пропозиція токенів.