全鏈遊戲中零知識證明的應用:以PopCraft爲例

PopCraft是一款全鏈上消除類遊戲,玩家需在4分鍾內清除棋盤上的所有元素以獲得代幣獎勵。然而,由於遊戲完全在鏈上運行,玩家每次操作都需與區塊鏈交互,這導致了明顯的延遲問題。以太坊二層網路的區塊時間通常爲2秒,這意味着玩家每次操作至少需等待2秒才能完成,大大影響了遊戲體驗。

爲解決這一問題,我們考慮利用零知識證明(ZKP)技術來減少遊戲過程中與區塊鏈的交互頻率。理想情況下,遊戲過程不需上鏈,但仍能確保無作弊風險。具體設想是:玩家每步操作都生成ZKP,後一步的ZKP基於前一步生成,形成類似區塊鏈結構的自包含ZKP。遊戲結束時,只需將最後一步操作的ZKP發送到鏈上,由智能合約驗證結果。

然而,這一方案在實施過程中面臨諸多挑戰:

1. 遊戲過程與結果的防作弊:僅對結果生成ZKP不足以防範作弊,還需對整個遊戲過程進行驗證。

2. 逐步生成ZKP的技術難題:每步ZKP都依賴於前一步,如何在鏈上驗證其連貫性和正確性是個復雜問題。

3. 公開遊戲數據的處理:PopCraft的遊戲數據本就是公開的,使用ZKP進行信息隱藏似乎多此一舉。但如果不使用ZKP,又如何在智能合約端安全地保存和驗證遊戲數據?

4. 遊戲道具(Token)消耗的處理:當玩家使用道具消除孤立元素時,涉及Token的轉移。如何在ZKP體系中處理這一過程,同時確保實時性和準確性,是個難題。

5. ZKP的數據隱藏特性:對於PopCraft這種不需隱藏遊戲數據的場景,使用ZKP反而增加了數據獲取的難度和實現的復雜性。

經過深入分析,我們得出以下結論:

對於PopCraft這類遊戲,關鍵在於找到一種方法,確保從遊戲開始到結束的每一步都無作弊可能,同時只需在最後將正確結果上鏈驗證。然而,目前看來ZKP難以完全解決這一問題。

基於現有研究,ZKP在遊戲領域主要適用於兩類情況:

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、猜數字等簡單遊戲。

鑑於零知識證明技術的復雜性,本文的分析和結論可能存在一定局限。我們歡迎該領域的專家提供進一步的見解和指導。