Як розробляти перевірені у блокчейні ігри за допомогою Zypher?

З тих пір, як Dojo екосистеми Starknet запропонував концепцію доказових у блокчейні ігор, багато команд почали досліджувати в цій області, наприклад, paima з використанням стиснення NFT стану, redux з використанням дерева Меркла і написів станів і так далі. Zypher Network (@Zypher_Network) також випустила серію наборів для розробників, заснованих на технології zk-SNARKs, які допомагають створювати перевірені у блокчейні ігри.

Що таке перевірена у блокчейні гра

Тепер ми знаємо, що поєднання ігрової індустрії та Блокчейн технологій прийме або GameFi режим у блокчейні активів, або у блокчейні ігровий режим державного у блокчейні. Загальне визначення у блокчейні гри таке: вся ігрова логіка, стан (активи та інші) знаходяться на у блокчейні, реалізовані через смартконтракти.

Як платформа смартконтракти, Ethereum, природно, є розподіленою машиною станів, яка може виконувати дещо простіші у блокчейні обчислення та перевірку стану. Тому всі намагалися вписати логіку гри в смартконтракти, щоб гра стала грою децентралізації без серверного бекенда, і принесла вищий ступінь компонування з точки зору правил гри. Однак виникає і проблема: обчислювальні потужності Ethereum Основна мережа занадто слабкі, а вартість використання дуже висока, навіть якщо розглядати використання високопродуктивних ланцюжків layer2 або інших публічних ланцюгів, вона не може задовольнити потреби у блокчейні ігор

Натхненний ролапом layer2, оскільки більш масштабні операції перенесення можуть бути перевірені поза блокчейном обчисленнях, у блокчейні у блокчейні чому б не обробляти виконання ігрової логіки таким же чином? Незважаючи на те, що логіка гри розрахована поза блокчейном, кожен крок операції може бути перевірений на у блокчейні, що також забезпечує децентралізацію та недовіру гри, звідки походить слово «перевірений», і навіть ми можемо просто аналогізувати: TX у ролапі layer2 — це звичайна транзакція переказу, а TX у грі, яку у блокчейні можна перевірити, — це у блокчейні транзакція гри.

Залежно від у блокчейні способу перевірки роллапи поділяються на OP-роллапи і ЗК-роллапи. Аналогічним чином, перевірені у блокчейні ігри, що використовують zk-SNARKs, мають видатні переваги з точки зору остаточності та продуктивності державної перевірки, тому Dojo та Zypher Network обрали ZKP для розробки перевірених у блокчейні ігор.

Набір розробника мережі Zypher

Набір розробника Zypher Network складається з 3 частин, а саме AW Engine, Secret Engine і комплекту Zytron.

1. AW Engine: використовує можливості стиснення інформації ZKP для забезпечення масштабованості. Модульна структура, яка дозволяє грі бути вертикально супермасштабованою. Програмується за схемою або зкВМ. Його z4 SDK може підтримка події туги в грі в реальному часі (гравець проти гравця).

2. Secret Engine: здатність ZKP приховувати інформацію використовується для створення асиметричних інформаційних ігор. Набір для розробки програмного забезпечення для zk-SNARKs як сервісу, що забезпечує інформаційну асиметрію для ігор, що вимагають механіки стратегії. ZK-SNARK (ZKP) здатні повністю реалізувати обчислення конфіденційності та випадковість на у блокчейні і можуть довести свою справедливість.

3. Набір Zytron: стек рівня 3. Суверенний стек ланцюжка rollupL3, який забезпечує зручне розгортання ігрової інфраструктури, включаючи однорангову оптимізацію рівнів, шардинг серверів тощо. Призначений для масових ігор з тугою та конструюванням AW.

AW Engine, модульний фреймворк для zk-SNARKs

AW Engine відповідає за побудову схеми ZKP, генерацію доказів і перевірку доказів, тому він лежить в основі набору. Вона складається з наступних розділів:

1. Гаджети (гаджети): Підтримка різних додатків, що використовуються в розробці ігрових схем, включаючи базові хеші, ecc, маски, тасування тощо.
2. Схеми для конкретних програм: використовуйте plonk для конкретних програм як базову схему для доказів zk і записуйте конкретні ігрові схеми через різні додатки, надані SDK. Він підтримує компіляцію схем безпосередньо в wasm і може запускати їх у браузері або додатку. При цьому він також забезпечує можливість роботи в різних Віртуальна машина (EVM/WASM/… Ці контракти можуть працювати в різних системах Блокчейн для досягнення поза блокчейном генерації доказів і у блокчейні перевірки.
3. Ончейн валідатори: wasm оптимізований для доказів і валідатори, а також підтримка для загальної валідатори солідності для всіх ланцюгів EVM і валідатори Move-lang для ланцюгів на основі Move.
4. Z4 longing PVP engine: Z4 — це система для ігор у реальному часі. Він масштабує можливості обробки подій, передаючи події «гравець проти гравця» (PvP) на спеціалізовані вузли zk-rollup.

На схемі вище зображений принцип роботи та архітектура AW Engine. Цей ігровий движок розділений на кілька основних частин, і я поетапно поясню функцію кожного розділу:

1. Zypher Plonk / Куленепробивні / Groth16 / STARKs: Це все різні zk-SNARKs схеми. Це свідчить про те, що ігровий рушій підтримує найдовші типи схем ZKP, що дозволяє розробникам ігор вибирати відповідну систему доказів відповідно до своїх потреб.

2. General VM/DSL: Мається на увазі віртуальна машина загального призначення або домен-специфічна мова (DSL), яка використовується для написання та виконання ігрової логіки. Zypher Network офіційно оголосила про стратегічне партнерство з Risc Zero, яке, як очікується, інтегрує загальний zkVM його сім’ї.

3. Гаджети та схеми Zyphher: Ці гаджети та схеми є основними будівельними блоками для побудови ZKP. У zk-SNARKs гаджети є заздалегідь визначеними функціями або частинами логіки, а схеми є більшими обчислювальними процесами, які з’єднують ці гаджети.

4. Game Proof Circuit: The Game Proof Circuit — це zk-SNARKs версія всієї логіки гри. Тут створюється схема, яка підтверджує правила гри, не розкриваючи конкретних дій або стратегій гравця.

5. Prover API: The Prover API — це інтерфейс, за допомогою якого розробники генерують докази. У контексті гри це означає довести, що дії гравця були здійснені відповідно до правил гри.

6. Ончейн Верифікатор API: у блокчейні валідатори API — це ще один інтерфейс для перевірки вищезгаданих наданих атестацій. Це робиться на Блокчейн для того, щоб кожен крок гри був чесним і прозорим.

7. ZK Proof Market: Для гравців на мобільних пристроях існує Децентралізація Proof Computation Marketplace, де гравці можуть передати на аутсорсинг Proof Computation; Це ще більше робить у блокчейні ігрового обладнання незалежним від ігрового обладнання.

8. Гра: Ігрова частина обчислень поза блокчейном містить фактичну ігрову логіку та інтерфейс користувача, який дозволяє гравцям грати.

9. Ончейн-гра: Після надсилання доказу Блокчейн гра перетворюється на гру Децентралізація та Ненадійний у блокчейні. Його можна порівняти з DA Proof у шарі 2 для у блокчейні роботи.

Загалом, AW Engine використовує zk-SNARKs для забезпечення безпеки та чесності гри. Це дозволяє перевіряти логіку гри без розкриття будь-якої критичної інформації, забезпечуючи новий спосіб розробки та запуску ігор, побудованих на Блокчейн.

Нарешті, давайте подивимося на весь робочий процес рушія з точки зору розробника:

1. Стадія розробки:

• По-перше, розробники вибирають відповідну схему zk-SNARKs (наприклад, Plonk, Bulletproofs, Groth16 або STARKs).

• Потім вони використовують один із цих сценаріїв для створення «гаджетів і схем Zyphher», які є будівельними блоками логіки гри.

• Ці будівельні блоки об’єднані в повну «схему доказу гри», яка є схемою з нульовим розголошенням, яка доводить дійсність стану гри без розкриття конкретної інформації.

2. Генерація доказів (Prover API) :

• Кожна дія або зміна стану в грі перетворюється на доказ на бекенді за допомогою «Prover API», який не піддається підробці та не розкриває жодних критичних даних гри.

• Цей доказ означає, що ігрова дія або стан гри гравця відповідає правилам гри.

3. Автентифікація у блокчейні (ончейн верифікатор API) :

• Потім згенерований доказ надсилається Блокчейн через «Onchain Verifier API».

• Цей валідатор у блокчейні перевірить валідність доказ валідації, підтвердить легітимність ігрової дії або стану, а також забезпечить чесність і правильність гри.

Вищеописаний процес не включає в себе бойову систему Z4 longing, по суті, ZKP може не тільки «перевірити» ігрову логіку, але і «верифікувати» «систему тужливих боїв».

На зображенні вище наведено схему робочого процесу рушія Z4, і видно, що спосіб, у який рушій Z4 підтримує ігри лонг гравців у реальному часі, полягає у створенні кімнат без стану для пошуку матчів гравців та ігрового процесу, які Нода підтримка zk-rollup, Нода не зберігають дані. Коли логіка гри працює на Нода, всі операції сортуються і підсумовуються, і підтверджуються zk-SNARKs. Після закінчення гри доказ операції та висновок завантажуються на у блокчейні для перевірки. Z4 Нода може запускати ігрову логіку безпосередньо без використання віртуальної машини, уникаючи комісій за транзакції та газ. Віртуальна машина (наприклад, WASM/EVM) також можна використовувати на Нода для запуску ігрової логіки, якщо це необхідно. Весь процес розроблений таким чином, щоб підтримка загальномережеві обсяги в мільйони або навіть мільярди на секунду, щоб забезпечити продуктивність гри в режимі реального часу та високу паралельність.

Асиметричний інформаційний модуль Secret Engine

Fog of War — це механіка, яка зазвичай зустрічається в іграх, типовими прикладами є StarCraft і Warcraft 3. Цей дизайн приховує інформацію, охоплюючи певні ділянки ігрової карти, які відкриваються лише тоді, коли гравець досліджує ці області. Така механіка підвищує непередбачуваність ігрового середовища і характерна для так званих асиметричних інформаційних ігор. Більшість лонг популярних MMO-ігор мають асиметричну інформаційну ігрову механіку, яка надає гравцям більше лонг шорт для дослідження та розробки стратегії.

Однак в Блокчейн технології дані, як правило, повністю відкриті і прозорі, що ускладнює реалізацію асиметричних інформаційних механізмів. Однак, використовуючи zkSNARKs, zk-SNARKs технологію, ігри Dark Forest успішно зберігають свій статус конфіденційності, тоді як гравцям потрібно публічно подавати перевірені дій. Таким чином, Dark Forest створює ігрове середовище з неповною інформацією про Блокчейн. Однак цей складний метод приховування інформації вимагає спеціального програмування схеми ZK, тому широке приховування інформації не може бути реалізовано в у блокчейні іграх.

Secret Engine частково вирішує цю проблему за допомогою оптимізованого WASM і попередньо скомпільованих контрактів, а також реалізує високопродуктивний, недорогий процес перемішування Децентралізація через Shuffle SDK. Перетасовування схем і протокол гарантують безпечне виконання перевірених обчислень шифрування, гарантуючи, що елементи політики залишаться конфіденційними в у блокчейні. Окрім покеру, монополії та колекційних карткових ігор, SDK можна застосовувати до інших випадків використання SLG, які вимагають недовірчої та випадковості, наприклад:

Social Deception: Гра про соціальний обман, яка захищає таємну особистість або стратегію гравця. Secret Placing**:** Дії секретного розміщення в грі, такі як приховування юнітів або місць розташування ресурсів, можна безпечно реалізувати. Fog of War:* — це туман війни, який можна використовувати для того, щоб певні частини мапи зберігалися в таємниці від певних гравців, доки не будуть виконані певні умови.

Зазвичай використовуються два пакети SDK:

zk-Shuffle-as-a-service:* Гравці по черзі шифрування та перемішують карти, щоб отримати «запечатану» та випадково відсортовану колоду карт, яка забезпечує рішення, яке не можуть забезпечити традиційні генератори випадкових чисел, такі як перевірені випадкові функції (VRF). zk-Matchmaking-as-a-service:* Гравці надсилають «доказове початкове число», щоб згенерувати випадкове число та зіставити його у блокчейні, весь процес можна довести за допомогою zkp.

На цьому зображенні зображено робочий процес пакета SDK Shuffle:

1. Zypher PlonK:

• Basic PlonK: Це схема доказу zk-SNARK загального призначення, яка дозволяє генерувати докази для перевірки правильності складних обчислень без розкриття додаткової інформації.

• Селектори тасування: це логіка або конфігурації, специфічні для процесу тасування, які дозволяють системі доказів PlonK коректно виконувати тасування карток.

2. Схема перемішування:

• Chaum Pedersen: Цей підкомпонент використовується для забезпечення конфіденційності процесу перемішування. Зазвичай це пов’язано з цифровими підписами або шифрування, де шифрування кожної картки захищена.

• Розкриття: Цей крок передбачає безпечне розкриття особистості картки, коли це необхідно, без розкриття інформації про інші картки.

• Перестановка: Мається на увазі фактичний процес тасування карт, тобто перестановка карт.

• Модель картки: визначає модель даних картки, яка має важливе значення для створення шифрування-версії картки та подальшої перевірки тасування.

3. Shuffle SDK:

• Prover SDK (Rust/WASM): Цей набір для розробки програмного забезпечення дозволяє розробникам ігор генерувати zk-SNARKs, щоб довести, що процес тасування правильний, не розкриваючи фактичну ордер карток.

• Onchain Verifier SDK (Solidity/WASM/Move): Цей SDK використовується для створення у блокчейні валідатори та перевірки правильності перемішування доказів.

Наведений вище вступ все ще може бути занадто абстрактним, давайте на прикладі у блокчейні техаського холдему, щоб проілюструвати принцип Shuffle SDK.

У грі нам потрібно зберігати результати «перетасованої стопки» на у блокчейні. Це служить не тільки результатом поточного перемішування, але і загальним вхідним сигналом для подальших «перемішувань», як це продемонстровано в операції Set Up Pile. Спочатку налаштуйте колоду на зберігання ініціалізованої колоди за замовчуванням. Однак у блокчейні сховище, як відомо, дороге, особливо для великих обсягів даних. Колода з 52 карт складається з 208 uint256 типів даних, тому вартість зберігання є важливим фактором.

Рішення Zypher полягає в тому, щоб зберігати лише частину даних на у блокчейні після тасування, зокрема, потрібно зберігати лише 2n+5 карт, де n — кількість гравців. Враховуючи, що на даний момент підтримується лонг 6 гравців, максимум лонг 17 карт. Це означає, що в кінцевому підсумку на у блокчейні потрібно зберігати тільки ті 17 карток. Але, як згадувалося раніше, ще одна мета у блокчейні зберігання полягає в тому, що ці карти також служитимуть загальним входом для подальших тасувань. Тому, якщо зберігається всього 17 карт, перевірити правильність тасування неможливо.

Щоб вирішити цю проблему, схема zk-shuffle Zypher додатково виводить хеш повної деки як загальний вхід, який також зберігається у блокчейні. Під час перевірки zk-shuffle користувач завантажує стек попереднього перемішування як загальний вхід, а схема обчислює хеш завантаженої користувачем картки та порівнює її з хеш, що зберігається на у блокчейні. Нарешті, оскільки у блокчейні зберігається лише частина даних, користувачам може знадобитися придбати повні 52 картки. Для цього можуть використовуватися події контракту. Події – це надзвичайно недорогий спосіб зв’язку, який дозволяє користувачам прослуховувати події для отримання повних даних про гру.

Таким чином, суть усього процесу полягає у використанні zk-SNARKs для гарантування конфіденційності та правильності перемішування. Таким чином, рішення та стратегії гравців залишаються конфіденційними, навіть якщо всі дії публічно записані на Блокчейн.

Комплект Zytron зі стеком Sovereign L3

Zytron Kit — це суверенний зведений стек рівня 3 з широкими можливостями налаштування, який підтримує ігровий движок Zypher у вигляді попередньо скомпільованого контракту.

Існуюча інфраструктура Dapp, в першу чергу EVM, не мала свічка з довгим хвостом оптимізувати для високочутливих сценаріїв використання, таких як у блокчейні ігри, і не забезпечувала необхідної економічної ефективності та масштабованості. MMO та інші високопродуктивні ігри вимагають виділеної, налаштованої інфраструктури з ефективними та передбачуваними обчислювальними ресурсами. Перша альфа-мережа Zytron, що включає 0 газ, 0,2S час блоку, попередньо скомпільовані контракти, розроблені спеціально для ігор, буде запущена найближчим часом, а 10 ігор заплановані як першопрохідці.

У комплекті є 4 компоненти ядра plug-and-play:

Sovereign Rollup: Найважливішим у грі є зручність гри, яка вимагає найвищої доступності (CAP) у розподіленій системі, і вся система може бути швидко оновлена та автоматично розгорнута. Сервер Шардинг: розподіліть карту світу гри між різними вузлами, щоб збільшити пропускну здатність одного вузла. У той же час він надає набір ефективних алгоритмів пошуку для швидкого переміщення між різними вузлами на глобальній карті, перемикання між різними службами вузлів і синхронізації інформації. Сумісність даних: Компонент, критично важливий для абстракції зберігання, протокол інтегрує більш зручні реляційні бази даних і бази даних кешування для прискорення обробки ігрових даних. Ця функція вирішує потребу в ефективному управлінні даними та швидкому доступі, що важливо для підтримки безперебійного ігрового процесу. Користувацька мережа: Враховуючи високі потреби гри в мережі, фреймворк оптимізує базові однорангові (P2P) Мережевий шар підтримка ігрових сценаріїв. Це включає оптимізацію внутрішньогрупового обміну повідомленнями, використання методів обходу NAT і пробивання отворів для швидкого та ефективного з’єднання. Крім того, мережа свічка з довгим хвостом розробила спеціальний UDP-протокол для гри, який призначений для утримання затримка нижче 10 мілісекунд. Це забезпечує швидку та надійну передачу даних, що важливо для ігрового досвіду в реальному часі.

Суверенні роллапи – це новіша концепція, яка додає вищий рівень автономії та гнучкості до звичайних роллапи, дозволяючи будувати на їх основі незалежні Блокчейн мережі з повною автономією. Це означає, що кожен суверенний згорток може мати власний Механізм консенсусу, державну машину та модель управління, зберігаючи при цьому сумісність із основний блокчейн.

З наведеної вище схеми кадрів можна зрозуміти функції кожного компонента набору Zytron:

**1. Основні компоненти забезпечують інфраструктуру ігрового ланцюжка, дозволяючи здійснювати високий ступінь кастомізації та оптимізації. **

• Sovereign Rollup гарантує зручність гри та високу доступність гри, підтримуючи швидкі оновлення та автоматичне розгортання системи.

• Сервер Шардинг збільшує вантажопідйомність однієї Нода за рахунок розподілу ігрового світу по лонг Нода.

• Сумісність даних забезпечує швидку обробку ігрових даних за рахунок інтеграції зручної системи баз даних.

• Спеціальна мережа оптимізує базовий рівень P2P-мережа, щоб задовольнити високі вимоги до мережі, включаючи оптимізований обмін повідомленнями між групами та зменшення затримка.

**2. Ончейн-компоненти містять базові частини, що працюють на у блокчейні для забезпечення правильності ігрової логіки та безпеки активів. **

• Ончейн валідатори гарантувати, що всі транзакції та ігрові операції є дійсними та законними.

• Смарт-контракти служать носієм кодування правил і логіки гри, керуючи взаємодією між гравцями і зміною стану гри.

**3. Модульні компоненти забезпечують реалізацію конкретних ігрових функцій і сервісів. **

• Система ZK забезпечує підтримка для захисту конфіденційності, таких як обчислення та верифікація, що зберігають конфіденційність.

• Система рахунок та система обміну миттєвими повідомленнями забезпечують функції керування користувачами та спілкування в режимі реального часу.

• Системи моніторингу використовуються для моніторингу стану мережі та здоров’я гри.

• Кімнатні системи, фінансові системи та системи штучного інтелекту забезпечують управління внутрішньоігровою кімнатою, фінансовими транзакціями та підтримка штучного інтелекту.

• Система логування фіксує всі операції та події для аналізу та налагодження.

На схемі вище показаний робочий процес стека комплектів Zytron:

• Транзакції спочатку генеруються на рівні 3 і впорядковуються секвенсером.
• Runner Нода слухає події рівня 1/2 і вихід секвенсера, і вони спілкуються один з одним для виконання транзакцій і досягнення консенсусу для реалізації функціональності Шардинг сервісу.
• Дані передаються в Celestia на регулярній основі, щоб забезпечити доступність і безпеку даних.
• Клієнти взаємодіють з рівнем 3 за допомогою легкої синхронізації та можуть викликати послуги, що надаються рівнем 3.

Що ще цікавіше, перші два набори рушіїв, включаючи AW Engine і Secret Engine, можуть бути інтегровані з набором Zytron в попередньо скомпільованому вигляді, щоб забезпечити ефективну, чуйну, багатофункціональну інфраструктуру для у блокчейні ігор в більш мінімалістичній формі. Розробники також можуть вибрати відповідні компоненти відповідно до своїх потреб, щоб створити мережеве середовище, яке відповідає їхньому ігровому дизайну. Zypher не тільки підтримує екосистему ETH, але й активно вивчає можливість у блокчейні ігор та L3 В екосистемі BTC Zypher та BTC’s Layer2 B² Network офіційно оголосили, що розгорнуть ексклюзивний у блокчейні ігор Layer 3 на основі B² Network та її DA Layer B² Hub, який стане першим рівнем 3 в екосистемі BTC, який підтримка у блокчейні ігор. Zypher став першим у блокчейні рушієм розробки ігор, який підтримка екосистему BTC.