Bukti penipuan dan analisis pemahaman implementasi ZK Fraud Proof

Bukti penipuan adalah solusi teknologi yang banyak diterapkan di bidang blockchain, yang awalnya berasal dari komunitas Ethereum, dan diadopsi oleh Layer2 seperti Arbitrum dan Optimism. Setelah munculnya ekosistem Bitcoin pada tahun 2023, Robin Linus mengusulkan skema BitVM, yang berfokus pada gagasan bukti penipuan, untuk menyediakan model keamanan baru bagi lapisan kedua Bitcoin atau jembatan.

BitVM telah mengalami evolusi dari beberapa versi teoritis, mulai dari BitVM0 yang awal hingga BitVM2 yang lebih baru, dengan jalur teknologi yang terus matang. Beberapa proyek seperti Bitlayer, Citrea, dan lainnya telah mengimplementasikan menggunakan BitVM sebagai dasar teknologinya.

Artikel ini akan mengambil contoh skema bukti penipuan Optimism, menganalisis skema berbasis mesin virtual MIPS dan bukti penipuan interaktif, serta pemikiran utama di balik bukti penipuan yang di-ZK-kan.

OutputRoot dan StateRoot

Infrastruktur Optimism terdiri dari sequencer dan kontrak pintar di blockchain Ethereum. Setelah sequencer memproses transaksi, ia akan mengunggah data ke Ethereum. Siapa pun dapat menjalankan node Optimism, mengunduh data tersebut dan mengeksekusinya secara lokal, menghitung hash kumpulan status saat ini.

Jika sequencer mengunggah hash status set yang salah, hasil perhitungan lokal akan berbeda, pada saat itu dapat memulai keberatan melalui sistem bukti penipuan.

Optimism menggunakan bidang StateRoot untuk mencerminkan perubahan kumpulan status. Sequencer secara berkala akan mengunggah OutputRoot ke Ethereum, OutputRoot dihitung dari StateRoot dan bidang lainnya.

Mesin Virtual MIPS dan Pohon Merkle Memori

Untuk memverifikasi kebenaran OutputRoot di blockchain, tim pengembang Optimism telah menulis mesin virtual MIPS menggunakan Solidity, dan mengimplementasikan sebagian fungsi node OP. Namun, karena batasan Gas Ethereum, tidak mungkin untuk mengeksekusi semua transaksi dalam blok OP secara lengkap di blockchain.

Untuk itu, Optimism merancang sistem bukti penipuan interaktif, yang merinci proses pemrosesan transaksi menjadi urutan kode operasi MIPS. Sistem ini menentukan apakah OutputRoot valid dengan mengamati kode operasi mana yang mengalami kesalahan saat dieksekusi.

Informasi status dari mesin virtual MIPS diorganisir menjadi pohon Merkle. Kontrak terkait bukti penipuan menjalankan satu instruksi MIPS di atas rantai melalui fungsi Step, membandingkan apakah hasilnya konsisten.

Bukti Penipuan Interaktif

Optimism mengembangkan protokol Fault Dispute Game(FDG), yang terdiri dari dua peran: penantang dan pembela. Kedua belah pihak perlu membangun GameTree secara lokal, melalui interaksi multi-runde untuk mengidentifikasi opcode MIPS yang diperdebatkan.

GameTree terdiri dari dua lapisan pohon Merkle, lapisan pertama adalah OutputRoot dari blok yang berbeda, dan lapisan kedua adalah hash status dari mesin virtual MIPS. Kedua belah pihak berinteraksi beberapa kali di blockchain, dan akhirnya menentukan satu opcode MIPS yang perlu dieksekusi di blockchain.

Bukti Penipuan ZK

Bukti penipuan tradisional memiliki masalah seperti kompleksitas interaksi, biaya gas yang tinggi, dan kesulitan pengembangan. Untuk itu, Optimism mengusulkan konsep ZK Fraud Proof.

Inti pemikiran adalah: penantang menentukan transaksi yang perlu diputar ulang, penyusun Rollup menyediakan bukti ZK untuk transaksi tersebut, yang diverifikasi oleh kontrak pintar Ethereum. Jika verifikasi berhasil, maka transaksi dianggap diproses dengan benar.

Dibandingkan dengan bukti penipuan interaktif, ZK Fraud Proof menyederhanakan interaksi multi-putaran menjadi satu putaran pembuatan dan verifikasi bukti ZK, menghemat waktu dan biaya gas. Dibandingkan dengan ZK Rollup, ia hanya menghasilkan bukti saat ditantang, mengurangi beban perhitungan.

BitVM2 juga mengadopsi pemikiran serupa, dengan menggunakan skrip Bitcoin untuk mewujudkan verifikasi ZK Proof, dan telah melakukan penyederhanaan besar pada ukuran program yang diunggah ke blockchain.