本文来自Aragon，原文作者：NateWilliams&PauEscrich，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。
背景
作为领先的数字治理项目，AragonLabs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Layer2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，AragonLabs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。
Paradigm联合创始人：只要以太坊继续运行，智能合约就会永远可靠地运行:金色财经报道，Paradigm联合创始人兼管理合伙人Matt Huang在社交媒体上称，在这种加密货币去杠杆化的情况下，许多中心化实体的偿付能力受到质疑，相比之下，令人震惊的是，像Uniswap这样的智能合约不面临任何偿付风险，只要以太坊继续运行，就会永远可靠地运行。[2022/7/1 1:44:41]
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。
投票协议概念验证要求
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:
免许可；
抗审查；
能够在以太坊上绑定结果；
不产生gas手续费的投票者；
免于代币跨链；
尽可能简单；
可与ERC-20/ERC-777和NFT一起用于投票。
作为概念验证设计，我们接受以下限制:
没有用户匿名：投票可以绑定到一个以太坊地址；
并非没有收据：购买选票是可能的；
不是为处理全国范围的选举而设计的：只针对DAO或ERC-20/NFT持有者。因此，应该设置最大普查规模；
漫威制作人Arad将把艺术家Ben Mauro的NFT系列《Huxley》漫画改编成电影:2月26日消息，漫威电影制片人Ari Arad宣布将通过其Arad Productions工作室把艺术家Ben Mauro的以太坊NFT系列漫画《Huxley》改编成电影。据悉，Arad Productions将与以Web3为中心的制作工作室Feature合作创作这部电影，并邀请了奥斯卡奖提名的视觉特效主管Jerome Chen--索尼电影图像框架的联合创始人进行制作目前还没有宣布Huxley电影的发行目标。根据一份新闻稿，合作伙伴计划在今年晚些时候发布互动的、以Huxley为主题的元宇宙体验，“顺便”推出这部电影。
Mauro是一位概念艺术家，曾为《极乐世界》、《霍比特人》、《钢铁侠》等电影以及《光环》和《使命召唤》系列游戏工作，他在2021年3月推出了他的第一个NFT系列Evolution。他的父亲Avi Arad是漫威影业的联合创始人，也曾制作过多个工作室的一系列漫威电影，包括《X战警》和《蜘蛛侠》等。（Decrypt）[2022/2/26 10:17:32]
对中继者没有明确的激励模式。
理想的提案
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在指定的区块高度上成为此进程的普查根。任何持有给定代币的人都可以通过提供代币余额的MerkleProof证明来证明他们的资格。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。
委内瑞拉Carabobo地区当局暂停委内瑞拉主要工业州的注册矿工供电:委内瑞拉Carabobo地区当局昨天暂停了主要工业州的注册矿工的供电，没有官方解释。知情人士称，挖矿用户群消耗的能源过多，威胁到其他用户的电力供应和电网。据Criptonoticias表示，国家电力公司和委内瑞拉加密货币监管机构Sunacrip正计划开会评估情况，并试图为矿工找到解决方案，使其在受这些措施影响的情况下继续运营。Carabobo是拥有在该国运营的加密货币和比特币采矿公司的重要组成地区，这一措施影响了这些业务的可持续性。自从 Sunacrip通过了一项规范该国采矿活动的法案以来，加密货币采矿在委内瑞拉一直是合法的。但该行业的所有委内瑞拉人都必须获得Sunacrip颁发的许可证。根据法律规定，矿工还必须详细说明他们的活动并保留10年的记录。然而，有许多矿工不信任政府，决定在地下开采。这项措施可能是对所有矿工的压力信号，要求他们向国家监管机构注册并以合法方式开始挖矿。此次暂停的另一个潜在原因是，本周末进行政府党官员选举的同时可能会出现不稳定的电网情况。消息人士称，如果是这种情况，该措施将在选举过程后暂停。（Bitcoin News）[2021/8/10 1:45:10]
存在的潜在的问题是，理论上计算结果的zk-SNARK证明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。
Marathon计划在得克萨斯州的设施将容纳73,000个比特币矿机:5月24日，Marathon Digital宣布了与Compute North合作建立新的比特币采矿设施的计划。该公司承诺，新工厂将在德克萨斯州容纳73,000名ASIC矿机，并将实现约70％的碳中和。Marathon估计其总哈希率将增长到10.37 EH / s，实现成本为每千瓦时0.0453美元。这一消息使MARA的股票上涨了近5％。（theblock）[2021/5/25 22:40:45]
我们的提案将运用zk-SNARKS于以下目的：
验证一个地址之前没有通过默克尔树累加器投票；
通过存储证明验证用户拥有代币；
计算一批选票的部分结果；
验证选票签名。
根据上述模式，我们可以发现两个主要问题：
问题1：ERC20存储证明验证对SNARK不友好
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(RecursiveLengthPrefix,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。
Parallax Digital创始人：比特币不宜观望 现在就制定策略:加密货币投资和数字证券咨询公司Parallax Digital创始人兼首席执行官Robert Breedlove今日发推称，如果你认为在过去几年里持有比特币很困难，那就等着吧，直到比特币的价格持续上涨，促使你抛售手中的比特币。现在就制定策略，强势一些在牛市中比在熊市中更为关键。[2020/7/30]
问题2：ECDSA/Secp256k1签名验证对SNARK不友好
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：
确认一个地址之前没有通过默克尔树累加器→SNARK进行投票；
通过存储证明→Optimistic验证用户是否有代币；
计算部分投票结果→SNARK；
验证投票签名→SNARK。
用户
创建一个源自以太坊签名的BabyJubJub密钥，并将其注册到投票者注册处智能合约。
检索其账户的投票信息和存储证明，在投票包上生成签名，并将其转发给一个或一组中继者。
投票智能合约
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：
结果计算；
投票签名是由BabyJubJub密钥决定的；
保持投票累加器更新；
保持投票者名单的更新。
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:
存储证明，证明投票人的以太坊地址没有代币；
存储证明，证明投票人的以太坊地址没有链接到一个BabyJubJub密钥；
证明BabyJubJub密钥已经投票。
中继者
阶段0：在以太坊上创建选举进程，并从可用中继器列表中选择一个中继器。选举组织者需要支付选举费用。组织者提供EVM字节码，这些字节码需要在DAO智能合约的选举之后执行，具体取决于结果。
阶段1：投票开始。任何人都可以向所选的协调器发送投票包。协调器将选中的结果分批卷起来，构建一个zk-SNARK证明，将这个证明和结果上传到以太坊，收集用户投出的选票，验证它们，并将它们广播给其它中继者。
阶段2：检测未加入投票的协调者可以卷起自己的投票，并向投票智能合约发送zk-SNARK有效性证明。此外，如果他们检测到投票添加错误，他们可以发送欺诈证明，以证明之前添加的结果是无效的，产生该结果的协调者将被削减。
阶段3:当达到投票日期限制时：
上传的结果的总和被认为是有效的，奖励将在协调者和包含更多投票的参与者之间分配。
任何人调用EVM字节码执行，使用最终结果作为输入。
线路和合约
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、选举标识符和聚合结果而有效的。
zk-SNARK的输入:
哈希输入是为了减少SNARK验证的gas成本；
私人的选举标识符；
计算的投票结果；
当前的空符根；
更新了的空符根；
批量中的投票数；
投票值和对应的BabyJubJub密钥签名。
用于上传协调这结果的智能合约功能调用的输入为：
选举标识符；
该批中投票者公钥的列表；
更新了空符根；
计算这批的投票结果；
SNARK证明。
概念实施的证明
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：
用户密钥注册表部署：258536
注册：68956
投票部署：6673,159
新投票：25989
累计汇总：291801
舞弊证明1：574574
舞弊证明2：908822
未来的研究
在这个研究的基础上，我们想更深入地探讨以下想法：
通过SNARKs验证标准kecak/ECDSA/Sec256k1签名。我们相信很快，PLOOKUP将能够验证这些方案，这将带来两种可能性:
证明BabyJubJub密钥是从Secp256k1密钥派生出来的。
验证投票签名本身。
在SNARK内部验证存储证明。我们认为这种复杂的线路可以很容易地通过一个zkVM集成，尽管成本可能是巨大的。我们担心以太坊客户端会退出存档节点，会优先考虑更高的gas费用限制，所以另一个研究领域是尝试使用EIP1186以外的方法进行存储证明。
为了计算计数，嵌入一些操作码在zkVM中执行，使通用可编程投票线路可以运用。
在浏览器中生成投票证明，通过批处理混合，并递归聚合结果，类似于zk.money协议。这将增加投票过程的隐私。
允许在浏览器级别以分布式方式计算SNARKs，即使它们的计算代价很高。这节省了对高可见性服务器的依赖，而且完全实现P2P，将所有权力赋予投票者。
在网络级别的投票协议中嵌入隐私和混合。
找到一个合理的、与以太坊2.0完全互操作的加密经济学模型。
生成一个独特的证明，并可以很容易地验证。这为任何可编程L1和L2对任何以太坊投票结果做出反应打开了可能性。长期目标是能够在任何链上投票，并在任何其它链上验证结果。这可能成为某种通过SNARKs交叉rollup/链存储证明验证的黄金标准。
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