作者：RobinLinus

来源：https://github.com/ZeroSync/ZeroSync/blob/main/docs/roadmap.md

这是 ZeroSync 项目路线图的概述。本文提到的所有内容都有可能出现调整。子目标时常会发生变化，因为我们仍在探索解决方案。或许当你阅读本文时，这里的内容已经过时了。但是，它们起码可以帮助你了解我们目前的前进方向。

译者注：根据 2023 年 3 月 30 日提交的 3e616fa 号更新，这份路线图已经过时。译者将在下文适当环节补充新路线图的内容。

里程碑 1：assumevalid

模仿 Bitcoin Core 的“assumevalid”选项实现一种链证据。这种模式可以解析区块及其交易，验证链的工作量及哈希链，并正确管理 UTXO 集。它还能验证代币供应量、交易额和交易费。除了签名，它几乎可以验证一切东西。（更准确地说，它能验证非见证数据。）

  • ✅ 解析区块头、交易和区块

  • ✅ 验证哈希链（区块哈希、区块哈希、默克尔根、交易 ID）

  • ✅ 验证链的工作量（工作量证明、中位时间和难度调整）

  • ✅ 验证 UTXO 集（Utreexo 累加器和一个提供包含证据的“桥节点”）

  • 👷‍♂️含有递归 STARK 的证据链：在当前链证据中验证前一个链证据

里程碑 2：度量和优化

度量 assumevalid 证明的性能并进行优化，直到它们能够验证比特币脚本为止。

  • 👷‍♂️ 用装满交易的区块（例如，3500 笔交易）对 assumevalid 证明进行基准测试

  • 迄今为止，当前 Cairo 程序验证过的最大区块是区块 383838，总计包含 933 笔交易。使用 cairo-rs-py 生成踪迹需要耗费 50 分钟以及 3100 万个执行步骤。

  • 不同区块大小的基准

Commit 哈希区块号交易量步数运行时间证明时间最大 RAM
1e614c1100000492,5300:00:270:00:120.69 GB
1e614c117000027967,7170:01:480:01:261.99 GB
1e614c1328734491,513,7050:02:410:02:442.85 GB
1e614c12222241083,557,5420:05:420:05:375.82 GB
38383890331,281,9850:49:000:46:2746.32 GB
079a79c400000166064,049,3961:41:591:25:0394.04 GB
079a79c400002284979,435,7132:05:061:30:06118.5 GB

  • 👷‍♂️ 找到性能瓶颈，看是否存在任何阻碍

  • 👷‍♂️ 针对瓶颈处进行优化，直到我们能够引入比特币脚本验证为止

新路线图内容：

提升证明器性能

根本的瓶颈在于证明器的性能。需要重大优化。

  • 切换成 cairo-rs 运行器，它会比当前的运行器快得多，因为它使用 Rust 语言写的，而当前我们所用的运行器是用 Python 写的。
  • 为递归验证器使用一种 STARK 友好的哈希函数
  • 为 SHA256 和 secp356k1 实现 Cairo 内置模块。以及为位操作（bitwise）、佩德森承诺（pedersen）、椭圆曲线签名算法（ECDSA）、椭圆曲线操作（ec_op）实现剩下的内置模块
  • 使用 Goldilocks Field 以节约内存并提升性能

里程碑 3：比特币脚本

实现见证数据验证并完成完整的链证据。

  • 比特币脚本
    • 计算签名哈希（ALL、NONE、SINGLE、ANYONECANPAY……）
    • 脚本解释器（实现所有操作码）
  • 付款类型
    • 传统：p2pk、p2pkh、p2sh
    • SegWit：p2wpkh、p2wsh
    • Taproot: p2tr、密钥路径和脚本路径花费
  • 👷‍♂️ 密码学
    • Schnorr、✓ ECDSA
    • ✓ SHA256、✓ HASH256、✓ SHA1、✓ RIPEMD160、✓ HASH160
  • 👷‍♂️ 链验证器
    • ✓ 在一个简单的网站上演示链验证器
    • 支持下载客户端来为 Bitcoin Core 全节点证明链状态目录

实现这个里程碑后，我们只需下载当前 UTXO 集，就可以同步修剪后的全节点。运行一个经过零知识同步（zerosync）的全节点无需修改 Bitcoin Core 的代码。我们会在验证后将 此 UTXO 集复制到 Bitcoin Core 的链状态目录中。理想情况下，我们会将此 UTXO 集与 AssumeUTXO 结合逐步推出 ZeroSync，同时仍会使用备份检查来检查验证 🤓。

新路线图内容：

完整的比特币共识

我们还需要实现剩下的比特币共识规则：

  • Sighash（ALL、NONE、SINGLE、ANYONECANPAY）
  • 脚本解释器（实现所有的操作码）
  • 所有的支付类型
  • Schnorr 签名验证

里程碑 4：强化

为了让我们的链证明系统能够投入实际应用，我们必须彻底测试、审查和强化代码。

  • 收集比特币开发者的反馈

  • 执行代码审查

  • 进行更多测试。使用静态测试向量。另增加模糊测试。

  • bug 赏金计划

长期愿景：高效执行零知识同步和链扫描

  • 默克尔区块头链。为区块链上的所有交易提供紧凑而灵活的包含证据。
  • zk-client 可以通过 区块过滤器 快速查验一个区块是否与它们有关。
  • 致密区块 可以让 zk-client 仅下载与它们相关的区块部分。 （例如，为了快速扫描区块链，闪电网络节点使用的 zk-block 可以被简化为在单边通道关闭时揭示的哈希原像。）

新路线图内容：

与生态系统集成

逐步为真实的应用推出证明系统：

  • 将区块头链证据集成到 Neutrino 这样的轻客户端中
  • 开发一种跟 Bitcoin Core 全节点同步的方法。运行一个经过零知识同步（zerosync）的全节点无需修改 Bitcoin Core 的代码。我们会在验证后将 此 UTXO 集复制到 Bitcoin Core 的链状态目录中。理想情况下，我们会将此 UTXO 集与 AssumeUTXO 结合逐步推出 ZeroSync，同时仍会使用备份检查来检查验证
  • 设计一组新的网络消息，让比特币的点对点网络可以分享链证据。

未来想法：

  • 持有量证明（Proof-of-reserves）/ 紧凑型环签名
    • 例如，证明你能控制价值至少 1 BTC 的输出，但是不揭露具体是哪些输出。
    • 或在所有比特币用户中发起匿名投票，投票权重由他们的质押额决定。
  • 支持 Omni、RGB 和 Taro 等 “客户端验证（CSV）” 协议的即时历史验证。
    • 通过交易图混淆增强隐私性。每笔交易都可以是在零知识证明中证明的两个无关 UTXO 之间的转移。
    • 一个带有 zk-VM 的 CSV 协议，从理论上来说能够处理无限量的数据，但是不会导致代币的历史数据膨胀。
  • 跨链桥
  • 增强闪电网络中路由的隐私性？
  • 更长远的愿景：在 Simplicity 语言中验证 STARK（中期愿景：离在 Liquid 上通过 Simplicity 验证 STARK 的日子不远了？)
  • 支持免信任双向锚定的 STARK 侧链

ZeroSync 的发展史（按新路线图更新）

  • 2022 年 2 月，Lukas George 开始研究 STARK 中继，并以此作为他在柏林工业大学的学士论文选题。在该论文中，他证明了比特币的区块头链。
  • Geometry Research 为此项目提供了资助。
  • 2022 年 7 月，Robin Linus 以开发负责人的身份加入，与 Lukas George 一起创立了 ZeroSync，将此项目发展成完整的链证明系统。
  • Ruben Somsen 将项目命名为 ZeroSync。
  • 2022 年 9 月，Giza 证明程序的开发者 Max Gillett 加入团队，帮助实现了 Cairo 语言的 STARK 验证器，用于证据的递归。
  • 2023 年 2 月，他们完成了第一个重大里程碑，递归型链证据的一个基本原型，可以验证比特币所有的共识，除了见证数据。
  • 2023 年 3 月，Giacomo Zucco（RGB 协议的联合作者之一）帮助团队在瑞士成立了 ZeroSync 协会，以成为一个长期的项目。
  • StarkWare 的开源活动 OnlyDust 也为资助本项目的开发提供了一项研究奖金。

（完）