全チェーンゲームにおけるzk-SNARKsの応用: PopCraftを例に

PopCraftは全チェーン上の消去型ゲームで、プレイヤーは4分以内にボード上のすべての要素を排除してトークン報酬を獲得する必要があります。しかし、ゲームが完全にチェーン上で実行されるため、プレイヤーの操作ごとにブロックチェーンとインタラクションが必要であり、これが明らかな遅延問題を引き起こしています。イーサリアムのレイヤー2ネットワークのブロック時間は通常2秒であり、これはプレイヤーが操作を完了するために少なくとも2秒待つ必要があることを意味し、ゲーム体験に大きな影響を与えています。

この問題を解決するために、私たちはzk-SNARKs(ZKP)技術を利用して、ゲームプロセスにおけるブロックチェーンとのインタラクション頻度を減少させることを考えています。理想的には、ゲームプロセスはブロックチェーンに上がる必要はありませんが、依然として不正行為のリスクを確保できます。具体的な構想は、プレイヤーの各操作がZKPを生成し、次のZKPが前のZKPに基づいて生成され、ブロックチェーン構造に似た自己完結型のZKPを形成するというものです。ゲームが終了した際には、最後の操作のZKPのみをブロックチェーンに送信し、スマートコントラクトによって結果が検証されます。

! フルチェーンゲームにおけるゼロ知識証明の役割を説明する例としてPopCraftを取り上げます

しかし、このプランは実施過程で多くの課題に直面しています:

1. ゲームプロセスと結果の不正防止: 結果にZKPを生成するだけでは不正を防ぐには不十分であり、ゲーム全体のプロセスも検証する必要があります。

2. ZKPを段階的に生成する技術的な課題: 各ステップのZKPは前のステップに依存しており、その一貫性と正確性をオンチェーンで検証する方法は複雑な問題です。

3. 公開ゲームデータの処理: PopCraftのゲームデータはもともと公開されているため、ZKPを使用して情報を隠すのは多すぎるように思える。しかし、ZKPを使用しない場合、スマートコントラクト側でゲームデータを安全に保存し、検証するにはどうすればよいのだろうか?

4. ゲームアイテム(Token)の消費処理: プレイヤーがアイテムを使用して孤立した要素を排除する際、Tokenの移転が関与します。このプロセスをZKPシステムでどのように処理し、リアルタイム性と正確性を確保するかが課題です。

5. ZKPのデータ隠蔽特性: PopCraftのようなゲームデータを隠す必要がないシナリオでは、ZKPを使用することでデータ取得の難易度と実装の複雑性が逆に増加します。

深い分析の結果、私たちは以下の結論に達しました:

PopCraftのようなゲームにおいて、重要なのはゲームの開始から終了までの各ステップで不正行為がないことを保証する方法を見つけることであり、最後に正しい結果をブロックチェーンに検証するだけで済むことです。しかし、現時点ではZKPがこの問題を完全に解決することは難しいようです。

既存の研究に基づくと、ZKPはゲーム分野で主に2つのケースに適用されます:

1. 完全情報でないゲームにおける情報の隠蔽、例えばダークフォレストやポーカーなど。

2. ステップバイステップゲームの結果の証明、例えば宝くじ、数字当てなどの簡単なゲーム。

! フルチェーンゲームにおけるゼロ知識証明の役割を説明するために、PopCraftを例にとります

零知識証明技術の複雑性を考慮すると、本稿の分析と結論には一定の限界がある可能性があります。この分野の専門家によるさらなる見解や指導を歓迎します。