ИТ Митап-на-Дону | Блокчейн на cosmos-sdk с Zero Knowledge Proof

Блокчейн на Cosmos SDK с ZK и спутниковой связью — децентрализованная система с поддержкой анонимных транзакций, построенная на Cosmos SDK и технологиях Penumbra (ZK-SNARK, Tiered Commitment Tree). Предусмотрена устойчивость к ограничениям интернет-связности за счёт интеграции со спутниковыми сетями, поддержка IBC, пул скрытых транзакций, реализация через PoC на борту МКС.

Спикер: Хабовец Юрий | Техлид в команде блокчейн-разработки Спецвузавтоматика

Transcript

1. Блокчейн на cosmos-sdk с Zero Knowledge Proof, анонимностью и спутниковой связью
2. 2 ВВЕДЕНИЕ / О докладчике Хабовец Юрий ТГ: @YuriyHab Работаю в СВА Пишу на Golang, Python Создаю бекенды и блокчейн
3. Создание распределенной системы, обеспечивающей возможность построения канала связи и резервной инфраструктуры для обмена ЦФА ВВЕДЕНИЕ / Наша цель 3
4. • Обеспечение возможности анонимизации транзакций внутри сети • Устойчивость к рискам ограничения интернет- связности • Обеспечение высокого уровня доверия контрагентов благодаря логике ее построения и применяемых в ней технологий ВВЕДЕНИЕ / Наши задачи 4
5. ВВЕДЕНИЕ / Блокчейн • Децентрализация • Прозрачность и неизменяемость • Доверие основано на алгоритме консенсуса • Безопасность основанная на криптографии • Аудируемость • Смарт-контракты и автоматизация • Экономическая модель и стимулы 5
6. БЛОКЧЕЙН / Для разработчика •Множество SDK •Специальные контракт-ориентированные языки программирования (Solidity, Viper и др.) •Схожая реализация ядра у разных блокчейнов •Мосты, свопы, комиссия… •Специализированные блокчейны (сайд и альтчейны) 6
7. БЛОКЧЕЙН / Уровни 7
8. БЛОКЧЕЙН / SDK Polkadot • Смарт-контракты • Paraсhains • Менее популярно Cosmos SDK: • Приложения • CosmosHub • Популярнее • Близко интеграция с Ethereum и Solana 8
9. АНОНИМНОСТЬ / Penumbra и сosmos-sdk • Public-key Encryption • Homomorphic Hiding • ZK-SNARK • Обнаружения транзакций получателями • PoS 9
10. 10 АНОНИМНОСТЬ / Консенсус (cosmos based) + x/staking = Proof of Stake CometBFT: сетевое взаимодействие и консенсус, используя алгоритм BFT (Byzantine Fault Tolerance): 1.Предложение блока: Один из валидаторов предлагает новый блок 2.Голосование: Валидаторы голосуют за предложенный блок в два этапа: prevote и precommit. 3.Подтверждение: Если более 2/3 валидаторов соглашаются, блок считается подтверждённым и добавляется в цепочку.
11. 11 Название Где применялся Размер proof’а Время генерации доказательства Время верификации Trusted Setup zk-SNARK Zcash, zkSync, Penumbra ~100-300Байт Быстрый Очень быстрый Нужен zk-STARK StarkNet ~20-100КБ+ Медленный Быстрый Не нужен Bulletproofs Monero ~1-2КБ Медленный Медленный Не нужен Plonk Polygon zkEVM ~200-500Байт Средний Очень быстрый Нужен Groth16 TornadoCash ~128Байт Очень быстрый Очень быстрый Нужен АНОНИМНОСТЬ / Виды ZKP
12. 12 АНОНИМНОСТЬ / Trusted Setup (церемония) Что такое Trusted Setup и как он работает? Trusted Setup - это криптографическая процедура, при которой генерируются секретные параметры, которые затем участвуют в создании публичных параметров в ZKP-системах. Каждый участник церемонии генерирует случайное число, которое умножается на публичную точку G
13. 13 Дерево состояния State Commitment Tree - это специальное дерево, в котором хранятся все зашифрованные состояния блокчейна: - коммитменты - блоки - эпохи Позволяет «забывать» ветви дерева, если они не нужны узлу/пользователю АНОНИМНОСТЬ / State Commitment Tree (Tiered Commitment Tree)
14. 14 Note Объект эквивалентный банкноте Nullifier Объект доказывающий что конкретный Note, был потрачен в сети Note Payload Note в зашифрованном состоянии Commitment Хеш от Note Witness Объект свидетель, того что средства у отправителя появлись не из пустого места. 💵 📝 📝 📩 📩 📜 👀 👀 📝 📜 💵 АНОНИМНОСТЬ / Отправка транзакции с ZKP
15. АНОНИМНОСТЬ / А что у нас ? Берем из penumbra: •ZK-SNARK •Концепцию shielded-pool для обеспечения анонимности •Концепцию многоуровневого дерева обязательств (Tiered Commitment Tree) для оптимального хранения данных блокчейна •Алгоритм для обнаружения транзакций получателями 15
16. АНОНИМНОСТЬ / А что у нас ? 16
17. АНОНИМНОСТЬ / А что у нас ? В нашем блокчейне на cosmos-sdk: • Создаем cosmos-приложение, работающее с примитивами из Penumbra • Дописываем логику работы узлов-валидаторов, чтобы они умели проверять ZKP • Внедряем TCT-дерево на стороне Cosmos • Пишем обработчики сокрытых транзакций в нашем приложении • Внедряем на стороне нашего блокчейн-приложения работу с комиссиями и gas 17
18. КОСМОС / Устойчивость к ограничениям связности От применения спутниковых каналов связи получаем: • Независимость от наличия наземных сетей • Доступность • Необходимость покупать клиентское оборудование 18
19. 19 КОСМОС / Устойчивость к ограничениям связности / А как должно быть • 100% покрытие • Связь спутник-спутник • Достаточное количество наземных ЦОД • Высокая доступность • Компактное и недорогое клиентское оборудование • Малые сетевые задержки
20. КОСМОС / А какие системы есть? Геостационарные У них хорошая скорость, но не 100% покрытие Пример спутников: • Ямал • Экспресс 20
21. Низкоорбитальные По устройству это аналог Starlink. Высокий уровень покрытия, качество и высокая скорость передачи сигнала, простота подключения Пример спутниковых группировок: • Гонец ( в эксплуатации ) • Марафон IoT ( в разработке ) • Скиф ( в разработке ) • Бюро 1440 (Мегафон 1440) ( в разработке ) КОСМОС / А какие системы есть? 21
22. 22 Дано: • ВЧ-антенна группировки «Гонец» • GPS-антенна • Клиентский терминал с WebUI • Порядка 20 действующих КА Итог: • Малое количество КА • Отсутствие связи спутник-спутник • Малое количество наземных ЦОД • Долгая передача одного сообщения
23. ДОВЕРИЕ / IBC 23
24. ДОВЕРИЕ / IBC 24
25. ДОВЕРИЕ / IBC Что дает нам применение IBC: • Валидация консенсуса обеих сетей «из коробки» • Economic Security • Возможность адаптации готового протокола к работе через спутниковый канал связи • При дальнейшем распространении IBC – возможность интеграции нашего блокчейна с любым другим (в том числе гетерогенным) 25
26. НАШ БЛОКЧЕЙН / Схема 26
27. БЛОКЧЕЙН И КОСМОС/ А как может быть еще? Блокчейн Helium с Proof of Coverage (PoC): • на грани мошенничества, но прикольно • Мобильные и IoT-хотспоты • «Покрытие» - это ВСЁ • LoraWAN • Коллабятся с MoviStar (tier-1 провайдер) • Вовсю продают симки и хотспоты 27
28. НАШ БЛОКЧЕЙН / Планы. Здесь и сейчас • Внедряем пул анонимных транзакций • Внедряем ZK-Proof для ускорение обмена сообщениями по IBC • Находим спутниковую группировку с более стабильным соединением • Внедряем аукционы для добавления возможности масштабирования Relayer’ов и их вознаграждения за счет применения MEV (Maximum Extractable Value) • Попробовать реализовать анонимные транзакции через IBC • Делаем PoC на борту МКС 28
29. 29 МАТЕРИАЛЫ / Полезное Cosmos SDK: •Академия Cosmos https://tutorials.cosmos.network/academy/1-what-is-cosmos/ •Докуха https://docs.cosmos.network/ •Консенсус https://docs.cometbft.com/ •IBC https://ibc.cosmos.network/ •Cosmos SDK CLI https://docs.ignite.com/ •Relayer https://github.com/cosmos/relayer •Пример с блокчейн-шашками https://tutorials.cosmos.network/hands-on-exercise/1-ignite-cli/2- exercise-intro.html Penumbra: •Репо https://github.com/penumbra-zone •Гайд https://guide.penumbra.zone/ •Докуха https://protocol.penumbra.zone/
30. Спасибо за внимание! 2025 © ФГАНУ НИИ Спецвузавтоматика Мой ТГ: @YuriyHab SVA в ВК Презентация 30