Aragon最新研究：通过zk-Rollups进行安全的链下投票

本文来自Aragon，原文作者：Nate Williams &?Pau Escrich，由 Odaily星球日报译者 Katie 辜编译。

本文提出了一个概念，利用zk-SNARKs来实现治理的下一个前沿方向：无gas费+经过验证+绑定的链上治理。

作为领先的数字治理项目，Aragon Labs在研究和创新治理模式方面投入了大量资金。我们已经确定了各种显示出潜力的Layer?2治理解决方案，但也存在一些技术问题。我们已经能够在我们专门的投票区块链——Vochain上实现无gas手续费的投票过程，并设计和实现了一种使用以太坊存储证明（Ethereum Storage proof）的方法，将基于ERC-20代币的统计从以太坊跨链到Vochain。不过到目前为止，将跨链结果转到以太坊的可能性一直是一个开放性的研究问题。

为此，Aragon Labs一直在进行一项新设计的实验，该设计将允许链下投票过程的结果跨链到以太坊，而不使用主观预言或任何其它可信组件。

该提议背后的核心创新是：我们所知的任何系统都无法在链下组织投票过程，并基于该过程的结果在以太坊上棉信任地执行操作。此建议的用例可能包括基于结果执行绑定操作的所有治理流程，例如（但不限于）对资产分配或智能合约更改的DAO投票。这些治理流程目前必须在以太坊主网上进行，这会给每个投票者带来大量的gas费用。或者投票可以在链下进行，但要相信外部组件会准确、诚实地将结果转发回以太坊。

我们的提议将允许完全在链下进行的投票过程，在以太坊上以与链上治理相同的完整性执行结果，成本仅为链上治理的一小部分。

在设计技术解决方案之前，我们定义了研究方案的参数:

投票协议的要求是:

作为概念验证设计，我们接受以下限制:

根据该提案的设计，当创建一个新的投票过程时，组织者向以太坊提交一个交易，指定ERC-20代币的合约地址，用于投票者普查。此地址的存储根哈希（Storage Root Hash）在指定的区块高度上成为此进程的普查根（census root）。任何持有给定代币的人都可以通过提供代币余额的Merkle Proof?证明（通过EIP-1186）来证明他们的资格。然后，他们可以通过将证明和签名发送到zk-SNARK汇总中继者进行投票，后者将计算最终结果的证明。

存在的潜在的问题是，理论上计算结果的zk-SNARK证明（协调者）的参与者可以通过决定排除投票来审查结果。我们通过允许任何人（不仅仅是协调者）提交新的投票来解决这个问题：如果他们检测到协调者没有将其包含在内，任何用户都可以生成并提交包含他们投票的汇总。

我们的提案将运用zk-SNARKS于以下目的：

根据上述模式，我们可以发现两个主要问题：

ERC-20存储证明在SNARK中验证是非常复杂的。这部分是由于它们使用了递归长度前缀(Recursive Length Prefix, RLP)解析和多个Kecmack -256哈希验证，这两种方法在最先进的SNARK汇总技术中计算效率都很低。这个问题很难解决，所以目前我们使用optimistic验证来解决这个问题。

我们可以用来验证用户签名的一种当前加密标准是ECDSA，该标准使用来自以太坊签名的BabyJubJub密钥，使用该签名作为原始私钥，允许用户恢复其地址。由于此方法依赖于用户签名，因此很容易受到恶意代理的攻击，这些代理会欺骗用户在他们的Web3钱包中对欺诈性交易进行签名。此漏洞存在于浏览器钱包用于签署交易的任何地方。一个潜在的解决方案可能是使用web地址作为派生路径来派生私钥。

另一个挑战是证明每个代币所有者的以太坊地址批准了BabyJubJub公钥，以便在投票过程创建的区块高度进行投票。我们通过一个“单例”智能合约来实现这一点，该合约将以太坊地址映射到BabyJubJub公钥，用户必须通过标准交易将他们的密钥添加到智能合约中。地址到密钥的映射可以通过optimistic的存储欺诈证明来实现。因为预计这些授权密钥将在不同的投票过程中使用多次，此解决方案还通过可重用设计解决数据可用性问题。

总之，我们可以在SNARK中处理大多数验证，但不包括：

注册投票进程，包括：ERC-20智能合约地址，ERC-20地址的槽位索引→平衡映射，投票进程启动块的状态根哈希，计算计票的进程参数。

通过zk-Rollup监听新投票的注册，SNARK将证明：

允许任何人质疑上次投票登记舞弊的证据。但必须具备以下条件之一:

zk-SNARK将汇总投票名单。zk-SNARK证明是基于给定的投票列表、普查根、选举标识符（electionId）和聚合结果而有效的。

zk-SNARK的输入:

用于上传协调这结果的智能合约功能调用的输入为：

我们已经实施了最小可行性的智能合约和线路，从而检查解决方案的成本和可行性。该概念证明仅包括用户注册、投票汇总和舞弊证明验证。

我们的测试产生了以下gas成本：

在这个研究的基础上，我们想更深入地探讨以下想法：

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编译者/作者：星球日报

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