零知識證明在全鏈遊戲中的應用 - 以PopCraft爲例

PopCraft是一款全鏈上的消除類遊戲，玩家需要在4分鍾內消除棋盤上的所有元素以獲得代幣獎勵。然而，由於全鏈上遊戲的特性，每次操作都需要與區塊鏈交互，導致玩家體驗不佳。爲了解決這個問題，我們探討了在PopCraft中應用零知識證明技術（ZKP）的可能性。

現有挑戰

1. 操作延遲：由於以太坊二層網路的區塊時間約爲2秒，玩家每次操作都需要等待至少2秒，遠超傳統Web2遊戲的響應時間。

2. 遊戲公平性：需要確保遊戲過程和結果不被篡改，同時不影響遊戲體驗。

3. 數據處理：PopCraft的遊戲數據是公開的，無需隱藏信息，但需要在合約端安全地存儲和驗證這些數據。

4. 道具消耗：遊戲中使用道具消除孤立元素涉及Token轉移，需要合理處理這一過程的ZKP生成和驗證。

潛在解決方案

1. 遊戲過程不上鏈：僅在遊戲結束時將最終結果上傳至區塊鏈，但需要設計機制確保整個遊戲過程無作弊可能。

2. 逐步生成ZKP：爲每個遊戲操作生成ZKP，形成類似區塊鏈結構的自包含證明鏈。遊戲結束時僅提交最後一個ZKP到鏈上驗證。

3. 智能合約驗證：設計智能合約以驗證最終提交的ZKP，確保遊戲過程和結果的完整性。

4. 道具消耗處理：考慮在使用Token完成特殊操作時直接與智能合約交互，同時確保ZKP的連續性和有效性。

實施挑戰

1. ZKP生成和驗證的復雜性：每步操作的ZKP依賴於前一步，使得驗證過程變得復雜。

2. ZKP連貫性保證：確保每個ZKP與前一個ZKP保持連貫性，這在技術實現上存在不確定性。

3. 遊戲數據處理：ZKP的性質使得無法直接從證明中解析出具體遊戲數據，需要設計額外機制來安全存儲和驗證這些數據。

4. Token消耗驗證：在遊戲過程中涉及Token消耗時，需要平衡實時性、安全性和ZKP的連續性。

結論與展望

對於PopCraft這類不需要隱藏遊戲數據的全鏈遊戲，使用ZKP主要目的是提升遊戲體驗和確保公平性，而非信息隱藏。關鍵在於設計一種機制，能夠在不頻繁與區塊鏈交互的情況下，保證從遊戲開始到結束的每一步操作都無作弊可能。

目前，ZKP在遊戲領域主要適用於兩類場景：

1. 非完全信息博弈類遊戲的信息隱藏，如黑暗森林、德州撲克等。

2. 單步遊戲結果的證明，如彩票、猜數字遊戲等。

雖然PopCraft的情況較爲復雜，但探索ZKP在全鏈遊戲中的應用仍具有重要意義。隨着技術的發展，未來可能會出現更適合PopCraft這類遊戲的ZKP應用方案，從而真正實現全鏈遊戲的高效率和公平性。