Kimlik ve Sıfır Bilgi Kanıtı Tabanlı Merkeziyetsiz Fiziksel Altyapı Ağı Cihaz Kayıt Mekanizması

2.1 DePIN Güven Açığı

DePIN, zincir üstü token ödüllerini tetiklemek için zincir dışı cihaz verilerine (örneğin, sensör okumaları, konum kanıtları) güvenir. Bu, doğrulanabilirlik açığı yaratır. Blockchain, "50 Mbps bant genişliği" bildiren bir cihazın gerçekten o bant genişliğine sahip olup olmadığını veya bir sensörün kalibre edilip iddia edilen konuma yerleştirilip yerleştirilmediğini bağımsız olarak doğrulayamaz. Mevcut durum genellikle, merkezi bir hata noktası olan bir oracle veya cihaz sahibine körü körüne güvenmeyi içerir.

2.2 Zincir Üstü Doğrulama ve Zincir Dışı Doğrulama İkilemi

Önceki çözümler bir denge sunuyordu:

• Zincir üzerinde doğrulama:Cihaz kimlik bilgilerini (örneğin, üreticiden gelen imzalı sertifikalar) doğrudan zincir üzerinde depolamak ve kontrol etmek şeffaftır, ancak potansiyel olarak gizli ticari veya kişisel verileri (örneğin, kesin donanım özellikleri, seri numarası, sahip kimliği) ifşa edebilir.
• Zincir Dışı Doğrulama:Doğrulama mantığını zincir dışında tutmak (örneğin, güvenilir bir oracle'da) gizliliği koruyabilir, ancak DePIN'in ortadan kaldırmayı amaçladığı merkezileşme ve güven varsayımlarını yeniden ortaya çıkarır.

Bu makale, bunu temel sorun olarak belirler:Cihaz kimlik bilgilerinin özelliklerinin gizliliğini korurken, nasıl güven gerektirmeyen ve merkeziyetsiz bir şekilde doğrulanması sağlanabilir?

3.1 Sistem Modeli ve Mimarisi

CDR çerçevesi, dört temel katılımcıyı içeren mantıksal bir süreç sunar:

1. Veren: Cihaz özelliklerini kanıtlayan doğrulanabilir kimlik bilgilerini veren, güvenilir bir kuruluş (örneğin, cihaz üreticisi, sertifikasyon kurumu).
2. Cihaz/Kanıtlayıcı: VC'yi barındıran fiziksel cihaz (veya sahibi), kayıt sırasında kimlik bilgisinin geçerliliğini kanıtlamalıdır.
3. Akıllı Sözleşme/Doğrulayıcı: Kayıt politikasını tanımlayın (örneğin, "Cihazın ≥8GB belleğe sahip olması gerekir") ve ZK kanıtlarının zincir üstü doğrulama mantığını gerçekleştirin.
4. DePIN Ağı: Başarılı kayıttan sonra cihazları kabul eden daha geniş uygulamalar.

3.2 Sıfır Bilgi Kanıtının Rolü

Sıfır bilgi kanıtı, bu ikilemi çözen kriptografik motordur. Bir cihaz, akıllı sözleşmeyi aşağıdaki ifadeye ikna eden bir kanıt $\pi$ oluşturabilir:“我拥有来自颁发者X的有效凭证，并且该凭证内的属性满足策略Y（例如，内存 > 8GB），而无需透露实际凭证或具体的属性值。” Bu, politika uygulamasının mükemmel gizlilik koruması altında gerçekleşmesini sağlar.

4.1 İspat Sistemi Seçimi: Groth16 ve Marlin

Bu makale, iki ana zkSNARK sistemini değerlendirmektedir:

• Groth16: Eşleştirme tabanlı, kanıt boyutunun küçüklüğü ve doğrulama hızının yüksekliği ile bilinen verimli bir kanıt sistemidir. Ancak, her devre için güvenilir bir kurulum gerektirir.
• Marlin: Nispeten yeni, genel amaçlı ve güncellenebilir bir SNARK. Birçok farklı devre için tek bir güvenilir kuruluma izin veren genel yapılandırılmış referans dizisi kullanır ve daha fazla esneklik sağlar.

4.2 Deneysel Sonuçlar ve Performans Ödünleşimleri

Deneyler, aşağıdaki kavramsal şemada gösterildiği gibi kritik bir mühendislik ödünleşimini ortaya koymaktadır:

6.1 Matematiksel Formülasyon

CDR'nin temel ZK ifadesi formüle edilebilir. Şöyle ki:

• $C$, cihazın kimlik bilgisi olup, veren $I$'dan gelen imzalı bir veri yapısıdır: $C = \{attr_1, attr_2, ..., sig_I\}$.
• $\Phi$, veren $I$'nın açık doğrulama anahtarıdır.
• $\mathcal{P}$ 为公开的注册策略（例如，$attr_{ram} > 8$）。
• $w = (C, private\_attrs)$, kanıtlayıcının özel tanığıdır.

Cihaz, $R$ ilişkisi için bir zkSNARK kanıtı $\pi$ oluşturur:

$R = \{ (\Phi, \mathcal{P}; w) : \text{VerifySig}(\Phi, C) = 1 \ \wedge \ \text{CheckPolicy}(\mathcal{P}, C) = 1 \}$

Akıllı sözleşme yalnızca $\Phi$ ve $\mathcal{P}$'yi bilir, $w$ hakkında bilgi sahibi olmadan ifadenin doğru olduğuna ikna olmak için $\pi$'yi doğrulayabilir.

6.2 Analitik Çerçeve: Varsayımsal Bir DePIN Kullanım Durumu

Senaryo: Helium 5G gibi merkezi olmayan bir kablosuz ağ, tam ödül alabilmek için hotspot sağlayıcılarının cihazlarının asgari bir anten kazancına sahip olduğunu ve coğrafi olarak doymuş bir hücrede bulunmadığını kanıtlamasını gerektirir.

CDR Uygulaması:

1. Verilme: Onaylanmış anten üreticisi, güvenlik elemanına VC verir ve `model: ABC-123`, `gain: 5dBi`, `serial: XYZ789` gibi özellikleri imzalar.
2. Kayıt Belgesi: Cihazın yazılımı, şunu kanıtlayan bir ZK kanıtı oluşturur:“我的VC由制造商M有效签名，并且`gain`属性 > 3dBi，并且`serial`号码不在公开的撤销列表中（Merkle树非成员证明），而无需透露确切的序列号或增益值。” Güvenilir donanım aracılığıyla gibi ayrı bir konum kanıtı ile birleştirilebilir.
3. Zincir üstü politika: 网络的智能合约持有策略 $\mathcal{P}_{5G} = (gain > 3, location\_cell \not\_saturated)$。它验证这个单一、紧凑的证明 $\pi$。
4. Sonuç: Cihaz, "doğrulanmış" durumda kaydedilir, daha yüksek seviye ödüller için uygun hale gelirken, kesin donanım özellikleri ve seri numarası yalnızca sahibi ve üreticisi arasında gizli kalır.