拆解全鏈遊戲鼻祖黑暗森林：ZK在遊戲中的應用潛力

2023-08-09 16:08:23

原文作者：Snapfingers DAO

前言

黑山 EDCON 大會上，V 神表示未來 10 年 zk-SNARK 將與區塊鏈一樣重要。全鏈遊戲黑暗森林就利用了 zkSNARKs 這項技術，並獲得 V 神評價：「真的很有趣。」

Dark Forest（黑暗森林）是一款 MMO「密碼學战爭迷霧」鏈遊。战爭迷霧是遊戲玩家司空見慣的一種機制，《星際爭霸》、《魔獸爭霸 3 》都採用了這種設計，其信息隱藏是通過「战爭迷霧」來實現的——遊戲地圖上的區域會被遮蔽，直至玩家發現為止。這種環境、雙方战術不可預測性的機制也被稱為不完全信息遊戲，幾乎所有流行的 MMO 遊戲都是不完全信息遊戲，它允許玩家探索更豐富、更具戲劇性的策略空間。

在區塊鏈上，數據是完全开放和透明的，無法實現不完全信息機制。Dark Forest 利用零知識證明 zkSNARKs 技術讓玩家公开提交可驗證的有效動作的同時保持隱私狀態，從而實現了不完全信息。

下面將介紹全鏈遊戲黑暗森林的項目概況、有趣的設計，並透過這款遊戲看到 Web3 世界如何實現全鏈不完全信息博弈遊戲。文章也將一一解釋「全鏈遊戲」，「信息博弈」，「加密版战爭迷霧」等概念，破除術語壁壘。希望這篇文章對那些想要了解黑暗森林的概要、探索全鏈遊戲樂趣的人有一些幫助。

* 本文僅供信息分享並不是投資建議，所以不建議購买特定的 Token 或 NFT，請 DYOR。

01 遊戲背景

黑暗森林是一款基於以太坊和 Gnosis（以前稱為 xDai）鏈構建的去中心化 RTS（實時策略）全鏈遊戲。該遊戲是一款 MMO 太空徵服遊戲，改編自劉慈欣的代表作三體系列第二部同名小說黑暗森林。遊戲主要內容有擊退其他玩家的入侵者、收集隨機散布在星圖上的資源，同時還要盡可能擴大你的星際帝國。

* MMO 是大型多人在线遊戲的簡稱，是指可以有 100 到 1000 名玩家通過互聯網同時參與的在线遊戲。

Dark Forest 想法最早的提出者及創始人是@Gubsheep，他正巧參加完一個關於零知識證明的會議，便被劉慈欣所描繪的黑暗森林理論所折服，於是便有了一個利用零知識證明，創造一個「加密世界中的黑暗森林」的想法。在最开始這只是一個非常實驗性甚至帶有些玩票性質的想法，畢竟遊戲作為一個高頻交互的應用，在當時乃至現在的區塊鏈環境中都面臨着巨大的挑战，更別說將剛剛萌芽的零知識證明應用到如此復雜的系統當中，誰也沒曾想 Dark Forest 不僅實現了這個概念，甚至成為了區塊鏈歷史上的一個裏程碑。

早期黑暗森林團隊的主要成員

早期黑暗森林團隊的主要成員由 Gubsheep、Alan、Ivan 和 Moe 構成。團隊在 2020 年 8 月 7 日星期五在以太坊 Ropsten 測試網絡上發布了該遊戲的第一個測試版（Dark Forest v 0.3）。比賽獲勝者將獲得總計 1024 DAI。

02 簡易教程

用戶遊玩需要准備什么？

1、官方遊戲網址

2、網站初始設置

點擊鎖圖標，進入網站設置，將「彈出式窗口和重定向」「不安全的內容」兩項設置由屏蔽改為允許；

- 彈出式窗口和重定向：初次登錄遊戲會以彈窗的方式請求籤名交易；

- 不安全的內容：使用遠程开圖時需要啓用此選項。

3、准備 xdai

遊戲運行在 xDai 鏈上，账戶與以太坊账戶完全兼容，遊戲中每次操作需要消耗 xDai 作為 gas 費，也可以使用 xDAI 購买行星的 HAT 或玩家在市場中出售的神器。在官方以往舉辦的每輪遊戲時，會向驗證密鑰的地址發送 0.05 xDai 用於遊戲前期的啓動，社區輪則有可能不會分發 xDai，無論如何，你都應該先為你的账戶准備定量的 xDai。

xDai 的獲取途徑可分為兩種：

- 中心化交易所購买：AscendEX

- 跨鏈橋兌換：例如：Li.Finance，Hop，xPollinate-V2，xDai Bridge...

4、准備邀請碼

通常官方會在遊戲前向上一輪合格的參與者通過郵件分發幾個邀請碼，你可以向朋友或是在社區的 Discord 中索要。但你應該在遊戲前在官網訂閱郵件列表，這樣你也有機會收到密鑰。而社區輪獲取密鑰的途徑你應該提前關注指定的社區。

03 「迷霧森林」機制

從最初的即時战略《沙丘 2 》开始，战爭迷霧的概念开始被引入和正式提出。魔獸爭霸的玩家對战鬥迷霧的系統一定不陌生，在玩家的部隊探索之前不會顯示對手的部隊和地形等信息，這些都是战鬥場景中的不確定因素。

《命令與徵服》之後，遊戲中的战爭迷霧逐漸被普遍分割定義為地圖層和單位層兩種，地圖層所包括的地形，由於很難改變或者根本不可能變化，在單位移开後仍然能保證其情報有效性，而單位層主要指該區域的活動單位之情況，由於不可能確保對方仍然停留，在我方情報源消失（如偵查單位移動开）之後，即會再次被遮蓋。對兩種層次的迷霧約定俗成，使用不同程度的黑色來區分，地圖層的黑色更深，而地圖層打开之後，遺留下的單位層迷霧相對更淡。以上這種战爭迷霧形式相對更經典和受到普遍採用。這一經典模式也被絕大多數後來的即時策略遊戲繼承，後來發展到 RTS 遊戲、回合策略遊戲也運用了战爭迷霧，可以看出這種設計已經成為 4 x 遊戲概念中必不可少的元素。

黑暗森林的战爭迷霧是地圖上玩家看不見的部分。創建新的帳账號時，只有一小部分起始區域的地圖展示給玩家，而宇宙的其余部分會被战爭迷霧覆蓋。星圖將通過 CPU 計算來探索擴大，探索的速度取決於 CPU 的性能。星圖探索後，這部分信息將會被持續觀察到，不像傳統 web2 遊戲中的战爭迷霧那樣，在偵察單位離开後又會重新回到迷霧狀態，所以星圖探索的速度，直接決定了可以獲取情報量的多寡。情報量越多，做出的決策也就越精確。

回到黑暗森林這款遊戲。Web2 遊戲的战爭迷霧依靠視野、地形、探索、天氣等等綜合起來，作為一款 Web3 的鏈上遊戲，零知識證明恰好能巧妙的搭建一個去中心化的加密黑暗森林。這種運用數字計算來探索宇宙、廣播敵人坐標的玩法是以往遊戲不曾出現的。

全鏈遊戲與普通鏈遊最大區別在於所有遊戲數據都在鏈上，結合區塊鏈數據公开透明的特點，使得大多數所謂的全鏈遊戲都是完全信息化的遊戲。也因此普遍觀點認為，採用战爭迷霧要素很難創造出一款可玩性高的全鏈 MMO 遊戲。

黑暗森林通過使用 zkSNARK 技術實現玩家的行為可以准確進行驗證，但對其他玩家隱藏的狀態。從玩家視角看，宇宙的完整狀態並沒有完全展現出來，玩家可以在鏈上實現享受探索地圖、發現未知世界的樂趣。甚至可以利用战爭迷霧原理，同時進行多线發展，在星圖的不同區域進行星球的擴張。當其他玩家探索到你並且有能力發起攻擊時，你不會因為資源過於集中導致一波團滅，還可以在其他地方重整旗鼓。

04 用 ZK 技術實現不完全信息博弈

Zkp（零知識證明）既能充分證明自己是某種權益的合法擁有者，又不向驗證者展示具體信息，zkSNARK 是 Zkp 實現方法中的一種。黑暗森林使用 zkSNARK 實現了玩家的動作可以被精確細節驗證，但對其他玩家隱藏。因此雖然它是全鏈遊戲，但是它具有機密信息，所以黑暗森林可以被稱為不完全信息博弈遊戲。

完全信息博弈和不完全信息博弈聽起來可能不太熟悉，但概念本身很簡單。象棋或圍棋這樣的遊戲可以說是一個完全信息博弈遊戲，因為從任何人的角度來看，棋盤上的所有信息都是向所有人公开的。StepN 也是一款全信息遊戲。因為每個玩家都知道誰擁有哪雙鞋以及每雙鞋的特徵是什么。

黑暗森林被稱為不完全信息博弈遊戲的全鏈遊戲。如果用我們熟悉的遊戲來形容不完全信息遊戲，那就是像麻將、撲克這樣的帶有隱藏信息的遊戲。就麻將而言，對手的手牌和牌組是隱藏的，而在撲克中，對手的手牌和牌組的信息是隱藏的。而黑暗森林的創新之處就在於它把這種不完全信息博弈遊戲實現了上鏈。在將可驗證且有效的行為作為公开信息發送的同時，每個玩家都保持着私有狀態。

黑暗森林使用 zkSNARK 隱藏共享地圖上的位置並制造战爭迷霧

玩家無需將徵服的行星坐標發送到智能合約，只需要 claim 行星位置（通過對行星坐標進行哈希處理）以及哈希有效的零知識證明，從而保證行星位置的非公开性。

當玩家進行移動時，他們會發送他們離开的星球哈希值和目的地的哈希值，以及證明這是有效行為的零知識證明。

反推哈希值很困難，所以查閱黑暗森林合約並不能告訴你其他玩家的真實位置。你只能通過星圖的探索找到其他玩家。在探索星圖時由於無法提前預知目的地的信息，所以玩家的決策僅在當下情況下是最優解，每當探索出新的星球或者神器時，玩家就需要根基當下所有信息重新進行分析和決策，是否能夠攻擊對方星球或者獲取這個神器的成本有多大？等這類的問題。無時無刻都在根據當時的情況選擇最優解，這才是不完全信息博弈的精髓所在。

05 开放的插件系統提高可玩性

黑暗森林的首要目的是讓用戶能夠通過多種方式獲得樂趣。遊戲的競技目標是獲得盡可能多的分數，即使你自己不是競技玩家，也有很多其他方法可以獲得樂趣。插件是黑暗森林遊戲中分廠重要的一部分，作為一個先鋒派遊戲，它同時也是各種功能的試驗場。目前官方審核收錄到插件庫的开源插件已達 55 款。主要分為三大類：

可視化：遊戲的原生界面比較的簡介，玩家可以根據自己需求進行各種功能的开發，裏比如數據的可視化（熱力圖、小地圖、能計算星球間傳輸時間的地圖導出工具等）、特定目標的高亮或標記（抱團必備插件友善標識和高亮好友，高亮星球 buff 等等。
交易市場：主要為玩家撮合不同資源的交換，給玩家增加了新的遊戲動機，包括但不限於：神器交易市場，類似於其他遊戲中的裝備交易系統、坐標懸賞市場、星球懸賞市場等。
自動化：這類插件使用的頻率通常更高，主要通過腳本幫助玩家簡化原本復雜繁瑣的操作，提升執行效率：資源相關（神器的捕獲和管理兩件套 Hunt Artifacts、Artifactory、銀礦的一鍵分配 Distribute Silver、一鍵匯集資源 Centralize Resources 等等）、战鬥相關（一鍵捕獲周邊星球 Crawl Planets、自動重復攻擊 Repeat Attack、一鍵協同攻擊 Simultanous Attack、甚至能直接針對玩家發起战爭的 Wage War 等等）