鏈上游戲和可驗證游戲的未來開發(fā)者體驗，將會是高度模塊化，可插拔式的。
撰文：wangyao、0xbrawler
太長不看版：
- ZK 協(xié)處理器方法提供了可驗證游戲所需的信任假設(shè)，以及開發(fā)引人入勝的游戲體驗所需的計算能力
- 對于經(jīng)驗豐富的游戲開發(fā)人員來說，【非?！啃枰?Unity/Unreal 原生解決方案，而不是把在 Solidity/Cairo 的核心游戲邏輯，和 Unity 中的動畫 / 渲染二者進(jìn)行同步
- 鏈上游戲和可驗證游戲的未來開發(fā)者體驗，將會是高度模塊化，可插拔式的（到底有多上鏈算上鏈？我們認(rèn)為應(yīng)該由開發(fā)者和用戶決定）
- 未來，我們相信將會有彈性的方法，來 tradeoff 信任假設(shè)、證明成本、開發(fā)成本，從而開發(fā)成本可控的可驗證游戲
為什么要開發(fā)可證明游戲？
2023 年是鏈上游戲（FOCG）/ 自主世界（AW）蓬勃發(fā)展的一年，出現(xiàn)了大量的基礎(chǔ)設(shè)施。這包括 Mud.dev、Dojo、World Engine、Keystone、Paima 等等。此外，Altlayer、Caldera、Conduit 等 Rollup 服務(wù)供應(yīng)商也吸引了眾多全鏈游戲開發(fā)者進(jìn)行開發(fā)。
然而，通過開發(fā)和運(yùn)營我們的第一個鏈上大逃殺游戲 Loot Royale，并在一個月內(nèi)達(dá)到了每日活躍用戶 600–800 人的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一個重要問題：
如果把游戲邏輯全部放在鏈上，那么 EVM 本身的有限計算能力將會成為游戲開發(fā)最大的瓶頸。
計算能力的不足限制了游戲類型（低計算量、單線程、異步游戲為主），以及用戶體驗（大家要等交易打包、RPC hydration 等）。
簡單舉幾個例子。我們收到了很多反饋，比如「我希望我的交易能及時被打包，這樣那次攻擊就能命中了」，以及「RPC 數(shù)據(jù)什么時候才能完成加載」。這必須改變。
玩家們等 RPC hydration 真是急得不行
在嘗試在各種技術(shù)棧上開發(fā)之后，我們相信如果能夠在鏈下證明計算，那么其可信性效果應(yīng)當(dāng)極度接近于全鏈上的交易 / 計算。我們通過采用「鏈下執(zhí)行，鏈上驗證」的原則來解決 EVM 的有限計算能力。這有幾個優(yōu)勢：
- 改善用戶體驗，減少等待時間
- 擴(kuò)展游戲類別，包括像塔防這樣需要更多計算的「硬核休閑」（mid-core）游戲
- 支持隱藏信息（hidden information）在游戲中的應(yīng)用
我們將首先簡要介紹我們?nèi)绾问褂?zkWASM 開發(fā)可證明的游戲。然后我們將討論我們的 zkwasm-unity 解決方案，這是行業(yè)內(nèi)首個允許直接從 Unity 開發(fā)可證明游戲的方案。
Blade Games 的技術(shù)架構(gòu)
基于 zkwasm 開發(fā)簡單的塔防游戲
技術(shù)架構(gòu)這里分成兩部分，第一部分是用 Rust 編寫簡單的 PvE、PvP 塔防游戲，并通過 zkwasm 進(jìn)行驗證。
第二部分是我們的路線圖，我們計劃開發(fā)一個將 C#編譯成 wasm 的編譯器，并對現(xiàn)有 zkwasm 架構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)修改，從而實(shí)現(xiàn)一個更加模塊化、彈性化的可證明游戲開發(fā)方案。（zkwasm 由 Delphinus Labs 開發(fā)，是一個運(yùn)行 wasm 代碼并生成其執(zhí)行軌跡的 zkSNARK 證明的 zkVM。）
讓我們從 PvE 示例開始?—?我們用 Rust 和 Bevy Engine 編寫游戲。
Rust 可以輕松編譯成 wasm，并在 zkwasm VM 中處理之前生成一個 wasm 映像（image）。然后我們可以選擇將處理后的執(zhí)行軌跡發(fā)布到數(shù)據(jù)可用性層（Data Availability Layer）并稍后證明它。或者用戶也可以選擇立刻證明，并將 zkSNARK 證明發(fā)送到鏈上（使用單張 RTX4090 GPU 大約 45 秒就可以處理 100 萬字碼規(guī)模的證明，這對于較慢節(jié)奏的塔防游戲來說已經(jīng)足夠了）。
游戲然后被分解為幾個步驟。
- 玩家將確認(rèn)地圖設(shè)置并將相關(guān)信息 commit 到鏈上
- 游戲邏輯在 rust 代碼中運(yùn)行一波戰(zhàn)斗；相關(guān)的 execution trace 可以由 zkwasm 證明，玩家提交 zk 證明到鏈上
- 新一波怪物來臨，玩家可以選擇保持之前的炮塔設(shè)置，或者再次提交新的 commit
- 玩家在每波戰(zhàn)斗中間不能更改塔的設(shè)置，如果他們更改地圖設(shè)置，他們可以再次提交新 commit
（玩家將確認(rèn)地圖設(shè)置并將 zkwasm 輸出提交到鏈上）
（游戲邏輯在 rust 代碼中運(yùn)行一波戰(zhàn)斗。相關(guān)的 execution trace 可以由 zkwasm 證明，玩家提交 zk 證明到鏈上）
Zinity：第一個允許直接從 Unity 開發(fā)可驗證游戲的解決方案
對于許多游戲開發(fā)者來說，在鏈上開發(fā)游戲意味著他們需要學(xué)習(xí) solidity、rust 或 cairo。這意味著他們需要停止使用他們熟悉的 C#。此外，嘗試將 Unity 引擎的渲染和動畫與基于 Mud/dojo 的 solidity/cairo 游戲邏輯代碼統(tǒng)一起來，是一個非常耗時費(fèi)力的過程。
我們將發(fā)布第一個使用 zk 協(xié)處理器、Unity 原生的解決方案，用于鏈上游戲的「zkServer」開發(fā)框架。我們稱之為 Zinity。
游戲代碼被解耦為：
1）核心邏輯代碼（攻擊，戰(zhàn)利品箱，單位坐標(biāo)等）
2）其余代碼。然后，這兩部分代碼都從 C#編譯成 wasm，核心游戲邏輯由 zkwasm runtime 運(yùn)行，其余代碼在普通的 C# runtime 運(yùn)行。將有一個處理消息的通信協(xié)議來負(fù)責(zé)兩邊的通信。
zkWASM 將以二進(jìn)制代碼形式，見證諸如「玩家 A 在時間 X 在坐標(biāo)（x,y）放置了一個炮塔」的動作。隨著新的一局游戲開始，我們開始獲取初始游戲狀態(tài)。隨著游戲的進(jìn)行，zkwasm 將見證并計算更多玩家輸入。當(dāng)本局游戲結(jié)束時，將會生成附帶哈希值的新游戲狀態(tài)和相關(guān)的執(zhí)行軌跡（execution trace）。
我們可以選擇將整個執(zhí)行軌跡（execution trace）發(fā)布到諸如 Eigenlayer/Celestia/Avail/Greenfield 之類的數(shù)據(jù)可用性層（DA layer）上。或者用戶可以選擇只將哈希值放在數(shù)據(jù)可用性層上，將軌跡（trace）存儲在云存儲中。此外，我們還會設(shè)計一個挑戰(zhàn)期，以 fault proof 的方式，來驗證游戲狀態(tài)。
此外，對于重要的、玩家參與經(jīng)濟(jì)單位較大的游戲結(jié)果，用戶還可以選擇為全部游戲過程生成 zk 證明，并直接發(fā)布在 DA 層上。
最后，所有流程將被整合并作為 Unity SDK（非動畫和渲染）或 CLI 工具來指導(dǎo)整個工具鏈。
我們還可以將此解決方案擴(kuò)展到其他游戲引擎，如 Unity/Unreal/Godot。未來計劃還包括與其他 zkVM（如 RiscZero）以及各種 DA 層（Eigenlayer/Celestia）集成。
通過這種方法，我們可以大大擴(kuò)展鏈上游戲 / 可驗證游戲開發(fā)者社區(qū)，吸引 web2 游戲開發(fā)者和各種游戲工作室。
帶有 ERC-6551 的鏈上街機(jī) + 塔防游戲玩法
此外，我們還在探索圍繞可驗證游戲的鏈上街機(jī)概念。例如，玩家也可以在鏈上提交某種塔 / 炮塔 / 障礙物的設(shè)置，另一個玩家可以提交他們選擇的怪物和小兵，以嘗試完成關(guān)卡。戰(zhàn)斗結(jié)果在本地計算，只有 zk-snark 證明提交到鏈上，以驗證游戲結(jié)果。這是為了確保通過關(guān)卡的方法，不會被廣播到鏈上被大眾可見。
ERC-6551（代幣綁定賬戶）將使這些 PvP 對局，變成自主街機(jī)（autonomous arcade）。開設(shè)房間的玩家可以向智能合約存入獎勵，而挑戰(zhàn)者需要支付固定入場費(fèi)，該費(fèi)用累積到獎金池中，以獎勵完成關(guān)卡的玩家。前 10 名完成關(guān)卡的玩家，可以拿走一定比例的獎金池獎勵。
我們正在積極探索這個自主街機(jī)的想法，并歡迎在 twitter 上（@BladeGamesHQ）進(jìn)行任何類型的討論。在我們即將發(fā)布的文章中，我們會討論塔防游戲的 PvP 示例。
我們即將在 ETHdenver 上展示的游戲
我們將在 ETHdenver 展示一個可驗證的游戲演示。這款游戲?qū)⑹褂?Rust 和 React 開發(fā)，在 zkwasm 上運(yùn)行。在twitter上聯(lián)系我們，我們會把你加入早期試玩人員名單！
結(jié)論，和我們接下來要發(fā)布的內(nèi)容
- ZK 協(xié)處理器方法提供了所需的信任假設(shè)，以及開發(fā)人員打造引人入勝的游戲體驗所需的計算能力
- 對于經(jīng)驗豐富的游戲開發(fā)人員來說，（非常）需要 Unity/Unreal 原生解決方案，而不是必須在 Unity 中統(tǒng)一 Solidity/Cairo 中的核心游戲邏輯和 Unity?中的動畫 / 渲染
- 鏈上游戲和可驗證游戲的未來開發(fā)者體驗，將會是高度模塊化，可插拔式的（到底有多上鏈算上鏈？我們認(rèn)為應(yīng)該由開發(fā)者和用戶決定）
- 未來，我們相信將會有彈性的方法來權(quán)衡信任假設(shè)、證明成本、開發(fā)成本來開發(fā)可驗證游戲
我們的 Zinity 解決方案為 web2 和 web3 開發(fā)者，提供了開發(fā)可驗證游戲的順暢上手體驗。我們相信，讓開發(fā)者使用各種類型的游戲引擎，以及不同的 DA 層和 zkVM 進(jìn)行開發(fā)的即插即用方法，也將提供更大的開發(fā)體驗靈活性。
我們設(shè)想未來的開發(fā)者體驗是這樣的：Zinity 可以為可證明游戲提供「彈性」支持，并為 crypto 開發(fā)者、 Web2 游戲開發(fā)者提供可證明游戲的可插拔開發(fā)選項。
比如開發(fā)者可以用 Rust 編寫核心游戲邏輯，用 C# 和 Unity 編寫游戲的其余部分，并在鏈上 commit 執(zhí)行軌跡 / 軌跡的哈希，延后生成 ZKP，這樣開發(fā)成本、證明成本都會好很多。
這種彈性模型還可以幫助開發(fā)人員，在 C#和 unity 引擎內(nèi)部快速測試早期游戲創(chuàng)意，然后繼續(xù)迭代他們所希望的游戲「上鏈程度」（到底有多上鏈算上鏈？我們認(rèn)為應(yīng)該由開發(fā)者和用戶決定）。同時也提前壓力測試游戲設(shè)計 vs. 區(qū)塊鏈性能的 tradeoff。
當(dāng)我們開發(fā)自己的游戲，并測試各種技術(shù)棧時，我們意識到我們?nèi)匀恍枰?jīng)驗豐富的 web2 游戲開發(fā)者嘗試開發(fā)可驗證游戲，以獲得更好的游戲心流和 UIUX。因此，我們提出了自己的首創(chuàng)解決方案，并希望為更廣泛的鏈上游戲開發(fā)者社區(qū)做出貢獻(xiàn)。
我們已經(jīng)就使用 zkwasm 和可驗證游戲開發(fā)的一些話題寫了很多內(nèi)容，并正在進(jìn)行剩余的工作。這里是一些話題：
- 修改 zkwasm 以實(shí)現(xiàn)可驗證游戲（進(jìn)行中）
- 這種方法的 DA 成本和證明成本估算（已完成）
- 可驗證游戲的 modding、可互操作性和鏈上無許可的交互（進(jìn)行中）
- 相關(guān)的可驗證游戲設(shè)計思路（進(jìn)行中）
感謝 Sinka、Wangyao、Will Robinson、Mohamed Fouda、LoneSCV、0xAiko、Simon Chan、Maggie Wu、James Fang、Zee 等人對本文的貢獻(xiàn)
