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zkTLS: 解锁Web3与Web2数据交互的新范式
zkTLS技术解析:打破Web3与Web2之间的数据壁垒
近期在产品设计过程中接触到一个新的技术栈——zkTLS,经过深入研究后,我将学习心得整理如下,希望能与大家分享。
zkTLS是一种结合零知识证明(ZKP)和传输层安全协议(TLS)的新型技术。在Web3领域中,它主要用于链上虚拟机环境,能够在无需信任第三方的情况下验证链下HTTPS数据的真实性。这里的真实性包括三个方面:数据源确实来自特定HTTPS资源、返回的数据未经篡改、数据的时效性得到保证。通过这种密码学实现机制,使链上智能合约获得可信访问链下Web2 HTTPS资源的能力,从而打破数据孤岛。
TLS协议简介
为了深入理解zkTLS技术的价值,有必要对TLS协议进行简要概述。TLS(传输层安全协议)用于在网络通信中提供加密、认证和数据完整性,确保客户端(如浏览器)和服务器(如网站)之间的数据安全传输。
HTTPS协议实际上是在HTTP协议基础上利用TLS协议保证了信息传输的隐私性和完整性,并使服务器端的真实性可验证。HTTP协议本身是一种明文传输的网络协议,且无法对服务器端的真实性进行验证,这就产生了几个安全问题:
TLS协议正是为解决这些问题而设计的。它主要通过以下方式解决上述问题:
基于TLS协议的HTTPS在数据交互过程中分为两个阶段:握手阶段和数据传输阶段。具体过程包括四个步骤:
这种广泛应用于Web2网络的基础技术,却为Web3应用开发造成了困扰。特别是当链上智能合约希望访问某些链下数据时,由于数据可用性问题,链上虚拟机不会开放外部数据的调用能力,以确保所有数据的可回溯性,进而保证共识机制的安全性。
为满足DApp对链外数据的需求,一系列预言机(Oracle)项目应运而生,如Chainlink和Pyth等。这些项目通过充当链上数据与链下数据的中继桥来打破数据孤岛现象。同时,为保证中继数据的可用性,这些Oracle普遍通过PoS共识机制实现,即让中继节点的作恶成本高于收益,使其从经济效益上不会向链上提供错误信息。
zkTLS解决的问题
然而,基于Oracle的数据获取方案存在两个主要问题:
成本过高:为保证Oracle传递到链上的数据真实性,需要PoS共识机制保证,这带来了高额维护成本。通常情况下,Oracle项目只会免费维护一些最主流的数据,而对于专属需求则需付费,这阻碍了应用创新,特别是长尾、定制化需求。
效率低下:PoS机制的共识需要一定时间,造成链上数据的滞后性,这对高频访问场景不利,因为链上获得的数据与真实链下数据存在较大延迟。
zkTLS技术应运而生,旨在解决上述问题。其主要思路是通过引入ZKP零知识证明算法,让链上智能合约作为第三方,可以直接验证某个节点提供的数据确实是访问了某个HTTPS资源后返回的数据,且未经篡改,从而避免传统Oracle因共识算法导致的高昂使用成本。
zkTLS采用密码学保护,替代传统Oracle基于共识机制为数据带来可用性的高昂成本。具体来说,通过引入ZKP零知识证明,并对链下中继节点请求某HTTPS得到的资源、相关的CA证书验证信息、时序证明以及基于HMAC或AEAD的数据完整性证明进行计算生成Proof,并在链上维护必要的验证信息以及验证算法,使智能合约在不暴露关键信息的同时,可以验证数据的真实性、时效性及数据源的可靠性。
这种技术方案的最大优势在于降低了Web2 HTTPS资源达成可用性的成本。这激发了许多新需求,特别是在降低长尾资产的链上价格获取、利用Web2世界中的权威网站做链上KYC,从而优化DID、Web3游戏的技术架构设计等方面。
当然,zkTLS对现有Web3企业也带来了冲击,尤其是针对当前主流的预言机项目。为应对这种冲击,如Chainlink、Pyth等行业巨头积极跟进相关方向的研究,试图在技术迭代过程中保持主导地位,同时也催生新的商业模式,如从按时间收费向按用量收费转换、Compute as a service等。当然,与大多数ZK项目一样,zkTLS的难点仍在于如何降低计算成本,使之具有商业化价值。
总的来说,在产品设计过程中,关注zkTLS的发展动态并适当整合这一技术栈,或许能在业务创新和技术架构方面找到新的方向。