У ранніх цивілізаціях істина ґрунтувалася на міфах. Спостереження за мирськими явищами були загорнуті в символічні оповіді, релігійні вірування та давню мудрість. З часом людство почало цінувати об’єктивні вимірювання та міркування, породивши такі дисципліни, як природничі науки, математика та логіка.
Після винаходу писемного слова, а згодом і друкарського верстата, книги та документи фіксували світову інформацію в письмовій формі, від академічної літератури та юридичних контрактів до статистики та думкового аналізу. Потім, у двадцятому столітті, телефони, комп’ютери та Інтернет розпочали цифрову революцію в тому, як створювалася, розповсюджувалася та перевірялася інформація, із суперкомп’ютерами, які тепер виконують масштабні обчислення на складних наборах даних, а мільярди користувачів у всьому світі генерують, ділитися вмістом і обговорювати його щодня в режимі реального часу.
Тепер, маючи просте підключення до Інтернету, будь-хто у світі може миттєво отримати доступ до, здавалося б, нескінченного потоку інформації. Але в той час як люди тепер можуть споживати та ділитися більше інформації, ніж будь-коли раніше, високошвидкісна інформація великого обсягу, розпорошена в різних програмах, створює надзвичайні проблеми.
{ Аналогія з блогу Chainlink }
Верифіковані обчислення дозволяють користувачеві передавати обчислення потенційно ненадійним комп’ютерам, забезпечуючи при цьому правильність результатів. Це працює так, що віддалений комп’ютер виконує обчислення, а потім надає доказ того, що обчислення виконано точно.
Цей доказ може бути перевірений користувачем без необхідності самостійного повторення всього обчислення. Це особливо корисно в ситуаціях, коли користувач має обмежені обчислювальні ресурси або потребує забезпечення цілісності конфіденційних даних, що обробляються в зовнішній системі.
TL; DR
Хмарні обчислення чудово підходять для складних завдань, але як дізнатися, що результати точні?
Верифіковані обчислення дають змогу виконувати обчислення стороннім виконавцям і перевіряти відповіді, не запускаючи все повторно.
Він використовує підтвердження (наприклад, квитанцію), щоб підтвердити, що роботу виконано правильно.
Переваги включають безпеку, ефективність, прозорість і перевірку наукових розрахунків.
Існує два основних типи доказів: інтерактивний (діалог клієнт-працівник) і неінтерактивний (доказ перевіряється за допомогою ключа).
Інші методи, такі як безпечні анклави та гомоморфне шифрування, можуть підвищити безпеку та конфіденційність.
Обчислення, які можна перевірити, допомагають масштабувати блокчейни, зменшуючи робоче навантаження та створюючи складні розумні контракти.
🅃🄴🄲🄷🄰🄽🄳🅃🄸🄿🅂123
У нашому світі, де домінують величезні обчислювальні потреби, передача складних завдань на хмарні сервери стала рутиною. Але тут виникає проблема: як ми можемо бути впевнені в їх точності, отримавши результати? Візьміть до уваги: ви призначаєте завдання навчання штучного інтелекту такій платформі, як AWS. Через тиждень ви отримаєте мільйони параметрів нейронної мережі від цього навчального завдання ШІ. Але як ви можете переконатися, що ці параметри справді відображають тижневе тренування, а не лише день?
Найпростіше рішення — надіслати ідентичне завдання на іншу хмарну платформу, Google Cloud, і зіставити результати. Однак цей спосіб не тільки зайвий, але й подвоює витрати. Отже, яка альтернатива? Це тема верифікованих обчислень – області, зосередженої на перевірці результатів обчислень, переданих стороннім виконавцям, без повторного виконання всього процесу.
{Аналогія Forbes}
🏵️ Як працює Verifiable Computing
Уявіть собі сценарій, у якому ви маєте завдання, що вимагає інтенсивного обчислення, наприклад аналіз фінансових даних або наукове моделювання. Локальне виконання може бути недоцільним через апаратні обмеження або міркування безпеки. Передача обчислень на хмарний сервер виглядає життєздатним рішенням. Однак виникає фундаментальне питання: чи можна довіряти серверу, що він точно виконає обчислення?
Шкідливий сервер може маніпулювати даними або просто повертати сфабриковані результати. Традиційні підходи часто включають надлишкові обчислення на кількох серверах, що може бути неефективним і ресурсомістким. Верифіковані обчислення пропонують елегантне вирішення цієї дилеми.
📀 Як верифіковані обчислення вирішують дилему
Верифіковані обчислення дають змогу передати обчислення ненадійним серверам, гарантуючи при цьому правильність результатів. Це досягається за допомогою двостороннього підходу:
🔹 Генерація доказів: обчислення перетворюються у формат, який можна перевірити, разом із криптографічним доказом. Це підтвердження є математичною гарантією того, що обчислення було виконано точно без розкриття вхідних даних або конкретних етапів.
🔸 Перевірка доказів: у вас є інструмент перевірки, який використовує секретний ключ для перевірки правильності отриманого доказу. Якщо перевірка проходить успішно, це гарантує вам, що обчислення було виконано належним чином на ненадійному сервері, що дало надійний результат. Подумайте про верифіковані обчислення як про систему для перевірених обчислень.
Ви делегуєте завдання працівнику, але ви також отримуєте перевірену квитанцію, яка підтверджує, що робота виконана правильно. Цей процес математичної перевірки дозволяє вам довіряти результатам без необхідності сліпо покладатися на цілісність сервера.
💡 Переваги верифікованих обчислень
Верифіковані обчислення пропонують безліч переваг для різних застосувань:
Безпека в хмарних обчисленнях: забезпечує безпечне використання хмарних ресурсів для конфіденційних обчислень, забезпечуючи конфіденційність даних і цілісність результатів.
Масштабованість та ефективність: складні обчислення можна передати на потужні хмарні сервери, що прискорить процеси та підвищить ефективність.
Прозорість у розподілених системах: у спільних проектах, де обчислення розподіляються між кількома об’єктами, верифіковані обчислення гарантують точність часткових результатів без шкоди для конфіденційності.
Перевірка наукових обчислень: Дослідники можуть використовувати обчислення, які можна перевірити, щоб забезпечити відтворюваність наукових обчислень, які виконуються на віддалених серверах.
🔆 Види доказів
Верифіковані обчислення можна реалізувати за допомогою двох основних підходів:
Інтерактивні докази:
У цьому методі клієнт і працівник вступають в інтерактивний діалог, щоб перевірити правильність доказу. Клієнт надсилає виклики робочому, і відповіді робочого математично перевіряються, щоб забезпечити достовірність обчислень.
Неінтерактивні докази:
Такий підхід усуває необхідність прямої взаємодії. Працівник генерує доказ, який клієнт може перевірити за допомогою криптографічного ключа. Неінтерактивні докази часто ефективніші, але можуть вимагати сильніших криптографічних припущень.
Вибір між інтерактивними та неінтерактивними доказами залежить від таких факторів, як складність обчислень, бажаний рівень ефективності та вимоги до безпеки програми.
⚡ Безпечні анклави та гомоморфне шифрування
У той час як інтерактивні та неінтерактивні докази є основою верифікованих обчислень, інші криптографічні методи можуть розширити їх можливості:
Безпечні анклави:
Це ізольовані середовища виконання в процесорі, які захищають конфіденційність і цілісність обчислень під час їх виконання на ненадійному сервері.
Гомоморфне шифрування:
Ця техніка дозволяє виконувати обчислення безпосередньо із зашифрованими даними, усуваючи необхідність розшифровувати дані перед обчисленням і підвищуючи конфіденційність.
🚆 Як це допомагає в масштабованості Blockchain
Зменшене навантаження на блокчейн: складні обчислення можна передати стороннім вузлам перевірки, зменшуючи навантаження на вузли перевірки, відповідальні за перевірку транзакцій і консенсус. Це звільняє місце в блокчейні для таких основних функцій, як зберігання даних транзакцій і виконання правил смарт-контракту.
Покращена пропускна здатність транзакцій: розвантажуючи обчислення, блокчейни можуть обробляти більше транзакцій за секунду, що призводить до швидшого та ефективнішого часу підтвердження транзакцій. Це вкрай важливо для реальних додатків, які вимагають великого обсягу транзакцій.
Увімкнення складних смарт-контрактів: верифіковані обчислення дозволяють смарт-контрактам використовувати функціональні можливості, виконання яких безпосередньо в блокчейні може бути надто дорогим з точки зору обчислень. Це відкриває двері для багатших і складніших програм смарт-контрактів.
🏵️ Перевірені обчислювальні програми в Crypto
Масштабовані блокчейни: блокчейни можуть бути повільними через потребу, щоб усі вузли перевіряли транзакції. Верифіковані обчислення дозволяють виконувати складні обчислення поза мережею, лише докази дійсності зберігаються в блокчейні, що робить систему більш масштабованою.
Безпечні смарт-контракти: смарт-контракти — це програми, які працюють на блокчейні. Перевірені обчислення дозволяють безпечно виконувати складні смарт-контракти, які включають приватні дані, без шкоди для конфіденційності цих даних.
Конфіденційні транзакції: обчислення, які можна перевірити, можна використовувати для забезпечення конфіденційних транзакцій у блокчейнах, де лише відправник і одержувач знають суму транзакції, водночас підтверджуючи дійсність транзакції.
💡 Конкретне застосування
Верифіковані обчислення, які часто називають доказами з нульовим знанням (ZK), — це потужна технологія з додатками як у блокчейнових, так і в інших контекстах. Це дозволяє одному комп’ютеру (верифікатору) делегувати обчислення іншому, більш потужному комп’ютеру (првереру) і ефективно перевіряти, чи обчислення виконано правильно. Ось кілька відомих програм:
Блокчейн рівня 2 (L2): блокчейни L2 використовують докази ZK (зокрема SNARK), щоб гарантувати цілісність переходів своїх станів. Ці докази дозволяють проводити ефективну перевірку без необхідності повного обчислення в ланцюжку.
Перехресні ланцюгові мости: міжланцюгові мости використовують SNARK для підтвердження депозитів або зняття з одного ланцюга в інший. Це забезпечує надійну взаємодію між різними блокчейнами.
Співпроцесори ZK: «Співпроцесор ZK» використовує SNARK для підтвердження обчислень поза ланцюгом над даними в ланцюзі. Наприклад, він може перевірити складні обчислення, які були б надто дорогими для початкових обчислень у розумному контракті.
🔬 Відомі проекти
> Zcash
> Мій
> Старкнет
> Петля
> StarkEx
> Мережа ZigZag
> Незмінний X
🔼 Кредит даних
> Вікіпедія
> Research Gate
> ArXiv
> Forbes
> Блог Chainlink
> Microsoft
🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸
Верифіковані обчислення змінюють правила гри для блокчейну та криптовалюти, а не лише для квантових обчислень. Він разом із перевіреним Інтернетом відкриває новаторські можливості. Нові протоколи, створені за допомогою таких технологій, як докази з нульовим знанням (ZK) і повністю гомоморфне шифрування (FHE), — це лише початок.
🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹
