Zypherで検証可能なオンチェーンゲームを開発する方法は?

Question

StarknetエコシステムのDojoが証明可能なオンチェーンゲームの概念を提案して以来、NFT状態圧縮を使用したパイマ、マークルツリーと状態の碑文を使用したリダックスなど、多くのチームがこの分野で探求し始めています。 Zypher Network(@Zypher_Network)は、検証可能なオンチェーンゲームの作成を支援するために、zk-SNARKsテクノロジーに基づく一連の開発者キットもリリースしました。

検証可能なオンチェーンゲームとは

ゲーム業界とブロックチェーン技術の組み合わせは、アセットオンチェーンのGameFiモード、またはステートオンチェーンのオンチェーンゲームモードのいずれかになることがわかっています。オンチェーンゲームの一般的な定義はこれです:すべてのゲームロジック、状態(アセットなど)はオンチェーン上にあり、スマートコントラクトを通じて実装されています。

スマートコントラクトプラットフォームとして、イーサリアムは当然、わずかに単純なオンチェーン計算と状態検証を実行できる分散型ステートマシンです。そこで、誰もがゲームロジックをスマートコントラクトに書き込もうとしたため、ゲームはサーバーバックエンドのない分散化ゲームになり、ゲームルールの面でより高度な構成可能性をもたらしました。しかし、イーサリアムメインネットの計算能力が弱すぎて、使用コストが非常に高く、高性能なレイヤー2チェーンやその他のパブリックチェーンの使用を検討しても、オンチェーンゲームのニーズを満たすことができないという問題も発生します

レイヤー 2 ロールアップに触発されて、より大規模な転送操作を計算オフチェーン検証できるオンチェーンオンチェーン、ゲームロジックの実行を同じ方法で処理してみてはいかがでしょうか。ゲームロジックはオフチェーンで計算されますが、操作の各ステップはオンチェーンで検証できるため、ゲームの分散化と信頼性も保証され、「検証可能」という言葉の由来であり、レイヤー2ロールアップのTXは通常の転送トランザクションであり、検証可能なオンチェーンゲームのTXはゲームのオンチェーントランザクションです。

オンチェーン検証方法に応じて、ロールアップは OP ロールアップと ZK ロールアップに分けられます。同様に、zk-SNARKsを使用した検証可能なオンチェーンゲームは、状態検証のファイナリティとパフォーマンスの点で優れた利点があるため、DojoとZypher Networkは検証可能なオンチェーンゲームの開発にZKPを選択しました。

Zypher ネットワーク開発者キット

Zypher Networkの開発者キットは、AWエンジン、シークレットエンジン、ザイトロンキットの3つの部分で構成されています。

AWエンジン:ZKPの情報圧縮機能を活用してスケーラビリティを提供します。ゲームを垂直方向に超スケーラブルにすることを可能にするモジュラーフレームワーク。回路またはzkVMを介してプログラム可能。そのz4 SDKは、リアルタイムのゲーム内憧れイベント(プレイヤー対プレイヤー)をサポートできます。

2.シークレットエンジン:ZKPの情報隠蔽能力は、非対称情報ゲームを提供するために使用されます。戦略力学を必要とするゲームに情報の非対称性を提供するサービスとしてのzk-SNARKs用のソフトウェア開発キット。 ZK-SNARK(ZKPは、プライバシー計算とランダム性をオンチェーンで完全に実装でき、その公平性を証明できます。

Zytron キット: レイヤー 3 スタック。ソブリンロールアップL3チェーンスタックは、ピアツーピアレイヤーの最適化、サーバーシャーディングなど、ゲームインフラストラクチャの便利な展開を提供します。大規模な憧れのゲームとAW構造用に設計されています。

如何使用Zypher开发可验证化链上游戏？

AWエンジン、zk-SNARKs用のモジュラーフレームワーク

AW Engineは、ZKP回路の構築、証明の生成、証明の検証を担当しているため、スイートの中核をなすものです。この章は、次のセクションで構成されています。

1.ガジェット(ガジェット):基本的なハッシュ、ECC、マスク、シャッフルなど、ゲーム回路開発で使用されるさまざまなガジェットをサポートします。 2. アプリケーション固有の回路: zk 証明の基本スキームとしてアプリケーション固有の plonk を使用し、SDK が提供するさまざまなガジェットを使用して特定のゲーム回路を記述します。回路をwasmに直接コンパイルすることをサポートし、ブラウザまたはアプリケーションで実行できます。同時に、異なる仮想マシン(EVM/WASM/… これらのコントラクトは、さまざまなブロックチェーンシステムで実行して、オフチェーンプルーフ生成とオンチェーン検証を実現できます。 3.オンチェーンバリデータ:プルーバーとバリデータ用に最適化されたwasm、およびすべてのEVMチェーンの共通の堅牢性バリデータのサポート、およびMoveベースのチェーン用のMove-langバリデータ。 4. Z4 憧れの PVP エンジン: Z4 は、リアルタイムの憧れゲーム用のシステムです。プレイヤー対プレイヤーイベント(PvP)を専用のzk-rollupノードにアウトソーシングすることで、憧れのイベント処理機能を拡張します。

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上の図は、AWエンジンの動作原理とアーキテクチャを示しています。このゲームエンジンはいくつかの主要部分に分かれており、各セクションの機能を段階的に説明します。

ザイファープロンク/防弾/グロス16 / スターク:これらはすべて異なるzk-SNARKsスキームです。これは、ゲームエンジンが最長タイプのZKPスキームをサポートしていることを示しており、ゲーム開発者はニーズに応じて適切な証明システムを選択できます。

2.一般的なVM / DSL:これは、ゲームロジックの記述と実行に使用される汎用仮想マシンまたはドメイン固有言語(DSL)を指します。 Zypher Networkは、Risc Zeroとの戦略的パートナーシップを正式に発表し、彼の家族の汎用zkVMを統合することが期待されています。

Zypher ガジェットと回路: これらのガジェットと回路は、ZKP を構築するための基本的な構成要素です。 zk-SNARKsでは、ガジェットは事前定義された関数またはロジックの一部であり、回路はこれらのガジェットを接続するより大きな計算プロセスです。

4.ゲームプルーフサーキット:ゲームプルーフサーキットは、ゲームロジック全体のzk-SNARKsバージョンです。ここでは、プレイヤーの特定の行動や戦略を明らかにすることなく、ゲームのルールを検証する回路が作成されます。

証明者 API: 証明者 API は、開発者が証明を生成するためのインターフェースです。ゲームの文脈では、これはプレイヤーの行動がゲームのルールに従って実行されたことを証明することを意味します。
Onchain Verifier API: オンチェーンバリデータ APIは、前述の提供された認証を検証するための別のインターフェースです。これはブロックチェーン上で行われ、ゲームのすべてのステップが公正で透明であることを保証します。
ZKプルーフマーケット:モバイルデバイスのプレイヤーには、プレイヤーがプルーフコンピュテーションをアウトソーシングできる分散化プルーフコンピュテーションマーケットプレイスがあります。これにより、オンチェーンゲームハードウェアにとらわれません。

8.ゲーム:オフチェーン計算のゲーム部分には、プレイヤーがプレイできるようにする実際のゲームロジックとユーザーインターフェイスが含まれています。

9.オンチェーンゲーム:ブロックチェーンにプルーフを提出すると、ゲームは分散化でトラストレスオンチェーンゲームになります。これは、オンチェーン操作のレイヤー2のDAプルーフと比較できます。

全体として、AWエンジンはzk-SNARKsを活用してゲームの安全性と公平性を確保しています。これにより、重要な情報を公開することなくゲームロジックを検証でき、ブロックチェーン上に構築されたゲームを開発および実行する新しい方法が提供されます。

最後に、開発者の視点からエンジンのワークフロー全体を見てみましょう。

1. 開発段階:

まず、開発者は適切なzk-SNARKsスキーム(プロンク、防弾、グロス16、スタークなど)を選択します。
次に、これらのシナリオの 1 つを使用して、ゲームのロジックの構成要素である “Zypher gadgets & circuits” を作成します。
これらのビルディングブロックは、特定の情報を明かすことなくゲーム状態の正当性を証明するゼロ知識回路である完全な「ゲームプルーフサーキット」に組み合わされます。

2. プルーフ生成 (Prover API) :

ゲーム内のすべてのアクションや状態の変化は、偽造不可能であり、重要なゲームデータを明らかにしない「Prover API」を介してバックエンドで証明に変換されます。
この証明は、プレイヤーのゲームアクションまたはゲーム状態がゲームのルールに従っていることを意味します。

3. オンチェーン認証 (Onchain Verifier API) :

生成された証明は、「オンチェーン検証機API」を介してブロックチェーンに送信されます。
このオンチェーンバリデーターは、認証証明の有効性を検証し、ゲームのアクションまたは状態の正当性を確認し、ゲームの公平性と正確性を確保します。

上記のプロセスにはZ4の憧れの戦闘システムは含まれておらず、実際、ZKPはゲームロジックを「検証」するだけでなく、「憧れの戦闘システム」を「検証」することもできます。

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上の画像はZ4エンジンのワークフロー図で、Z4エンジンがリアルタイムロングプレイヤーゲームをサポートする方法は、zk-rollupでノードサポートプレイヤーのマッチメイキングやゲームプレイ用のステートレスルームを作成し、データを保存しないノードことがわかります。ゲームロジックがノード上で実行されると、すべての操作がソートおよび要約され、zk-SNARKsによって確認されます。ゲーム終了後、操作と結論の証明が検証のためにオンチェーンにアップロードされます。 Z4 ノードは、仮想マシンを使用せずにゲームロジックを直接実行できるため、トランザクションとガスの料金を回避できます。仮想マシン (WASM/EVM など) をノードで使用して、必要に応じてゲームロジックを実行することもできます。プロセス全体は、毎秒数百万または数十億のネットワーク全体のボリュームをサポートするように設計されており、ゲームのリアルタイムで高い同時実行パフォーマンスを保証します。

非対称情報モジュール Secret Engine

Fog of Warは、StarCraftやWarcraft 3などの典型的な例で、ゲームでよく見られるメカニズムです。このデザインは、ゲームマップの特定のエリアをカバーすることで情報を隠し、プレイヤーがそれらのエリアを探索したときにのみ表示されます。このメカニズムは、ゲーム環境の予測不可能性を高め、いわゆる非対称情報ゲームの典型です。人気のあるMMOゲームのほとんどはロング非対称情報ゲームの仕組みを特徴としており、プレイヤーは探索と戦略をよりロングショートできます。

ただし、ブロックチェーンテクノロジーでは、データは通常完全にオープンで透過的であるため、非対称情報メカニズムを実装することは困難です。ただし、zk-SNARKsテクノロジーであるzkSNARKsを採用することにより、Dark Forestゲームは、プレイヤーが検証可能な有効なアクションを公に送信する必要がある間、プライバシーステータスを維持することに成功しています。このようにして、ダークフォレストはブロックチェーン上の不完全な情報でゲーム環境を作成します。ただし、この複雑な情報隠蔽方法はカスタムZK回路プログラミングを必要とするため、オンチェーンゲームでは広範な情報隠蔽を実装できません。

Secret Engineは、最適化されたWASMとプリコンパイルされたコントラクトでこの問題を部分的に解決し、シャッフルSDKを通じて高性能で低コストの分散化シャッフルプロセスを実装します。シャッフル回路とプロトコルは、検証可能な暗号化計算の安全な実行を保証し、ポリシー要素がオンチェーンで機密のままであることを保証します。ポーカー、モノポリー、トレーディングカードゲームに加えて、SDKは、トラストレスとランダム性を必要とする次のような他のSLGユースケースに適用できます。

ソーシャルデセプション:プレイヤーの秘密のアイデンティティや戦略を保護するソーシャルデセプションゲーム。 秘密の配置**:** ユニットや資源の場所を隠すなど、ゲーム内の秘密の配置アクションを安全に実装できます。戦場の霧:*は戦場の霧で、特定の条件が満たされるまで、マップの特定の部分を特定のプレイヤーから秘密にしておくために使用できます。

一般的に使用される SDK は 2 つあります。

zk-Shuffle-as-a-service:*プレイヤーは順番にカードを暗号化してシャッフルし、「封印された」ランダムにソートされたカードデッキを作成し、検証可能なランダム関数(VRF)などの従来の乱数発生器では提供できないソリューションを提供します。 zk-マッチメイキング・アズ・ア・サービス:*プレイヤーは「プルーフシード」を送信して乱数を生成し、オンチェーンで一致させ、プロセス全体をzkpで証明できます。

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この画像は、Shuffle SDK のワークフローを示しています。

1. ザイファーPlonK:

Basic PlonK: これは汎用のzk-SNARK証明スキームで、追加情報を明らかにすることなく、複雑な計算の正しさを検証するための証明を生成できます。
シャッフルセレクター:これらは、PlonKプルーフシステムがカードのシャッフルを正しく実行できるようにするシャッフルプロセスに固有のロジックまたは構成です。

2. シャッフル回路:

Chaum Pedersen: このサブコンポーネントは、シャッフルプロセスのプライバシーを確保するために使用されます。これは通常、各カードの暗号化が安全であるデジタル署名または暗号化に関連しています。
公開:このステップでは、他のカードに関する情報を明かすことなく、必要に応じてカードのIDを安全に公開します。
順列:これは、カードをシャッフルする実際のプロセス、つまりカードの再配置を指します。
カードモデル:これは、カードの暗号化バージョンを作成し、後でシャッフルを検証するために不可欠なカードのデータモデルを定義します。

3. シャッフルSDK:

Prover SDK(Rust/WASM):このソフトウェア開発キットを使用すると、ゲーム開発者は、カードの実際の注文を明らかにすることなく、シャッフルプロセスが正しいことを証明するzk-SNARKsを生成できます。
Onchain Verifier SDK (Solidity/WASM/Move): このSDKは、オンチェーンバリデータを作成し、シャッフルプルーフの正確性を検証するために使用されます。

上記の紹介はまだ抽象的すぎるかもしれませんが、シャッフルSDKの原理を説明するために例としてオンチェーンテキサスホールデムを使用してみましょう。

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ゲームでは、「シャッフルされたパイル」の結果をオンチェーンに保存する必要があります。これは、現在のシャッフルの結果としてだけでなく、パイルの設定操作で示されているように、後続の「シャッフル」の共通入力としても機能します。初期状態では、初期化されたデックをデフォルトで格納するようにデックを設定します。ただし、オンチェーンストレージは、特に大量のデータの場合、非常に高価であることで有名です。 52 枚のカードで構成されるデッキは、合計 208 個の uint256 タイプのデータで構成されているため、ストレージコストは重要な考慮事項になります。

Zypherの解決策は、シャッフル後にデータの一部のみをオンチェーンに保存すること、具体的には、2n + 5枚のカード(nはプレイヤーの数)を保存するだけで済みます。ロング 6 人のプレイヤーが現在サポートされていることを考えると、最大で 17 枚のカードがロングです。これは、最終的にこれらの17枚のカードだけをオンチェーンに保存する必要があることを意味します。しかし、前述のように、オンチェーンストレージのもう1つの目的は、これらのカードがその後のシャッフルの共通入力としても機能することです。したがって、17枚のカードしか格納されていない場合、シャッフルの正しさを検証することはできません。

この問題を解決するために、Zypherのzkシャッフル回路は、フルデッキのハッシュを共通の入力として追加で出力し、これもオンチェーンで保存します。 zk-shuffleを検証する場合、ユーザーは共通の入力としてプリシャッフルスタックをアップロードし、回路はユーザーがアップロードしたカードのハッシュを計算し、オンチェーンに保存されているハッシュと比較します。最後に、データの一部のみがオンチェーンで保持されるため、ユーザーは52枚のカード全体を取得する必要がある場合があります。このために、コントラクトイベントを使用できます。イベントは、ユーザーがイベントをリッスンして完全なゲームデータを取得できる、非常に低コストの通信方法です。

要約すると、プロセス全体の中核は、シャッフルのプライバシーと正確性を保証するためのzk-SNARKsの使用です。このようにして、すべてのアクションがブロックチェーンに公開されても、プレイヤーの決定と戦略は非公開のままです。

Sovereign L3 スタック Zytron キット

Zytron Kit は、高度にカスタマイズ可能なレイヤー 3 ソブリンロールアップスタックで、コンパイル済みのコントラクトとして Zypher のゲームエンジンをサポートします。

既存のDappインフラストラクチャ(主にEVM)には、オンチェーンゲームなどの応答性の高いユースケースに最適化するための長い芯のローソクがなく、必要なコスト効率とスケーラビリティを提供できませんでした。 MMOやその他の高性能ゲームには、効率的で予測可能なコンピューティングリソースを備えた、カスタマイズされた専用のインフラストラクチャが必要です。 0ガス、0.2Sブロックタイム、ゲーム専用に設計されたプリコンパイルされたコントラクトを特徴とするZytronの最初のアルファネットワークは、パイオニアテスターとして10のゲームが計画されており、近い将来に開始されます。

このキットは、4つのプラグアンドプレイコアコンポーネントを提供します。

ソブリンロールアップ: このゲームで最も重要なのはプレイアビリティであり、分散システムで最高の可用性 (CAP) が必要であり、システム全体を迅速にアップグレードして自動的に展開できます。サーバーシャーディング:ゲームのワールドマップを異なるノードに分散して、単一のノードの収容力を増やします。同時に、グローバルマップ上の異なるノード間をすばやく移動し、異なるノードサービスを切り替え、情報を同期するための一連の効率的な検索アルゴリズムを提供します。データの互換性:ストレージの抽象化に不可欠なコンポーネントであるこのプロトコルは、よりユーザーフレンドリーなリレーショナルデータベースとキャッシュデータベースを統合して、ゲームデータ処理を高速化します。この機能は、スムーズなゲーム体験を維持するために不可欠な、効率的なデータ管理と高速アクセスのニーズに対応します。カスタムネットワーク: ゲームの高いネットワークニーズを考慮して、フレームワークは基になるピアツーピア (P2P) ネットワークレイヤーを最適化して、ゲームシナリオをサポートします。これには、高速で効率的な接続のためのNATトラバーサルとホールパンチング技術を使用したグループ内メッセージングの最適化が含まれます。さらに、ネットワークには長い芯のローソクがあり、レイテンシーを10ミリ秒未満に保つように設計されたゲーム用の特別なUDP プロトコルを設計しました。これにより、リアルタイムのゲーム体験に不可欠な高速で信頼性の高いデータ転送が保証されます。

ソブリンロールアップは、通常のロールアップにより高いレベルの自律性と柔軟性を追加する新しい概念であり、完全な自律性を備えた独立したブロックチェーンネットワークをその上に構築できます。つまり、各ソブリンロールアップは、メインチェーンとの互換性を維持しながら、独自のコンセンサスメカニズム、ステートマシン、およびガバナンスモデルを持つことができます。

如何使用Zypher开发可验证化链上游戏？

上記のフレーム図から、Zytronスイートの各コンポーネントの機能を理解できます。

**1. コアコンポーネントは、ゲームチェーンのインフラストラクチャを提供し、高度なカスタマイズと最適化を可能にします。 **

Sovereign Rollupは、ゲームのプレイアビリティと高可用性を保証し、システムの迅速なアップグレードと自動展開をサポートします。
Server シャーディングは、ゲームの世界をロングノードに分散させることで、1 つのノードの負荷容量を増やします。
データの互換性により、ユーザーフレンドリーなデータベースシステムを統合することにより、ゲームデータの高速処理が保証されます。

-カスタムネットワークは、グループ間のメッセージングの最適化やレイテンシーの短縮など、ゲームの高いネットワーク要求を満たすために、基盤となるP2Pネットワークレイヤーを最適化します。

**2. オンチェーンコンポーネントには、ゲームロジックの正確性と資産のセキュリティを確保するために、オンチェーン上で動作する基本的な部分が含まれています。 **

-オンチェーンバリデータは、すべてのトランザクションとゲーム操作が有効で合法であることを保証します。

スマートコントラクトは、ゲームのルールとロジックのコーディングキャリアとして機能し、プレイヤー間の相互作用とゲーム状態の変化を処理します。

**3. モジュールコンポーネントは、特定のゲーム機能とサービスの実装を提供します。 **

ZKシステムは、プライバシーを保護した計算や検証など、プライバシー保護のためのサポートを提供します。
アカウントシステムとインスタントメッセージングシステムは、ユーザー管理とリアルタイム通信機能を提供します。
監視システムは、ネットワークの状態とゲームの状態を監視するために使用されます。

-ルームシステム、財務システム、およびAIシステムは、ゲーム内のルーム管理、金融取引、およびAIサポートを提供します。

ロギングシステムは、分析とデバッグのためにすべての操作とイベントを記録します。

如何使用Zypher开发可验证化链上游戏？

上の図は、Zytronキットスタックのワークフローを示しています。

トランザクションは最初にレイヤー 3 で生成され、シーケンサーによって順序付けられます。
ランナーノードは、レイヤー 1/2 イベントとシーケンサー出力をリッスンし、相互に通信してトランザクションを実行し、サービスシャーディング機能を実装するためのコンセンサスに達します。 ※データは、データの可用性とセキュリティを確保するために、定期的にCelestiaに提出されます。
クライアントは、軽量同期を介してレイヤ 3 と対話し、レイヤ 3 によって提供されるサービスを呼び出すことができます。

さらに興味深いことに、AW EngineとSecret Engineを含む最初の2つのエンジンスイートは、プリコンパイルされた形式でZytronキットと統合して、よりミニマリストな形式でオンチェーンゲーム用の効率的で応答性が高く、機能豊富なインフラストラクチャを提供できます。開発者は、ニーズに応じて適切なコンポーネントを選択して、ゲームデザインに合ったチェーン環境を作成することもできます。 ZypherはETHエコシステムをサポートするだけでなく、BTCエコシステムにおけるオンチェーンゲームとL3の可能性を積極的に模索しており、ZypherとBTCのLayer2 B² Networkは、B² NetworkとそのDA Layer B² Hubをベースにしたオンチェーンゲーム専用レイヤー3を展開することを正式に発表し、BTCエコシステムでゲームサポートオンチェーン最初のレイヤー3となる。 Zypherは、BTCエコシステムをサポートする最初のオンチェーンゲーム開発エンジンになりました。

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