O moderno conceito de sistemas de prova de conhecimento zero origina-se do trabalho pioneiro de Goldwasser, Micali e Rackoff em 1985. Este trabalho explora como, em sistemas interativos, é possível provar a veracidade de uma afirmação através da troca de o mínimo de conhecimento. Este conceito estabeleceu a base para as provas de conhecimento zero, mas os sistemas iniciais apresentavam deficiências em termos de eficiência e praticidade.
Nos últimos dez anos, com a ascensão da criptografia no campo das criptomoedas, a tecnologia zk-SNARKs passou por um rápido desenvolvimento. O foco da pesquisa está em desenvolver protocolos gerais, não interativos e com tamanho de prova limitado. O principal desafio reside em equilibrar a velocidade da prova, a velocidade da verificação e o tamanho da prova.
Em 2010, a prova de conhecimento zero não interativa de emparelhamento curto proposta por Groth tornou-se uma pedra angular importante da teoria zk-SNARKs. Em 2015, a Zcash aplicou provas de conhecimento zero na proteção da privacidade das transações, iniciando a ampla aplicação dessa tecnologia em cenários práticos.
Outras principais novidades incluem:
Protocolo Pinocchio de 2013: melhorou a eficiência de prova e verificação
2016 Groth16: otimização adicional do tamanho da prova e da velocidade de verificação
2017 Bulletproofs: proposta de um esquema de prova curta sem configuração de confiança.
2018 zk-STARKs: Introdução da tecnologia de prova de conhecimento zero pós-quântica
Além disso, soluções emergentes como PLONK e Halo2 trouxeram melhorias significativas para zk-SNARKs.
Dois, as principais aplicações de zk-SNARKs
A tecnologia de zk-SNARKs é aplicada principalmente em duas áreas: proteção de privacidade e escalabilidade de blockchain.
proteção de privacidade
Os projetos de transação privada iniciais, como Zcash e Monero, atraíram ampla atenção, mas como a demanda real não atendeu às expectativas, atualmente estão em segundo plano. No entanto, a proteção da privacidade continua a ser uma direção de pesquisa importante.
Tomando o Zcash como exemplo, este utiliza zk-SNARKs para implementar a privacidade das transações, com os principais passos incluindo configuração do sistema, geração de chaves, emissão de tokens, geração de provas de transação, verificação e recepção. Embora o Zcash ofereça uma forte proteção de privacidade, o seu design baseado no modelo UTXO limita a integração com outras aplicações, e a taxa de utilização real é bastante baixa.
Em comparação, o Tornado Cash utiliza uma solução de pool de mistura mais genérica, funcionando na rede Ethereum. Ele utiliza a tecnologia zk-SNARKs para garantir a privacidade e segurança das transações, ao mesmo tempo em que mantém a compatibilidade com o ecossistema existente.
escalabilidade
zk-SNARKs na aplicação de escalabilidade da blockchain se destaca principalmente na tecnologia ZK Rollup. O ZK Rollup processa um grande número de transações fora da cadeia e, em seguida, envia a prova compactada para a cadeia principal, aumentando significativamente a capacidade de processamento das transações.
As vantagens do ZK Rollup incluem baixas taxas, rápida confirmação final e proteção de privacidade. No entanto, também enfrenta desafios como alta complexidade computacional e a necessidade de configurações confiáveis. Atualmente, projetos como StarkNet, zkSync, Aztec Connect e Polygon Hermez estão ativamente promovendo o desenvolvimento da tecnologia ZK Rollup.
Uma questão chave é a compatibilidade dos sistemas ZK com a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Diferentes projetos adotaram estratégias diferentes, alguns optando por serem totalmente compatíveis com os códigos de operação EVM, enquanto outros projetaram novas máquinas virtuais para equilibrar a compatibilidade com ZK e a compatibilidade com Solidity. Recentemente, avanços na compatibilidade com EVM proporcionaram mais opções para os desenvolvedores, visando acelerar a adoção da tecnologia ZK.
Três, os princípios básicos do zk-SNARKs
zk-SNARK (zk-SNARKs) é uma das tecnologias de prova de conhecimento zero mais amplamente utilizadas atualmente. Possui as seguintes características:
zk-SNARKs: não revela informações adicionais
Simples: o processo de verificação é rápido e o tamanho da prova é pequeno
Não interativo: sem múltiplas interações
Prova: com confiabilidade computacional
Conhecimento: O provador deve conhecer informações válidas para construir a prova
A implementação de zk-SNARKs geralmente inclui os seguintes passos:
Converter a questão em circuitos aritméticos
Converter o circuito para a forma R1CS (Rank-1 Constraint System)
Converter R1CS em QAP (Quadratic Arithmetic Program)
Gerar configurações de confiança, incluindo chave de prova e chave de verificação
Gerar e verificar zk-SNARKs
Esta tecnologia oferece uma poderosa ferramenta para a proteção da privacidade e escalabilidade da blockchain, mas a sua complexidade também traz alguns desafios, como a segurança da configuração confiável e a resistência à computação quântica. À medida que a pesquisa avança, os zk-SNARKs e suas tecnologias derivadas continuarão a impulsionar a inovação e o desenvolvimento da tecnologia blockchain.
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MindsetExpander
· 07-13 02:12
zkbull批啊
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MrRightClick
· 07-10 06:41
A expansão é apenas uma desculpa.
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OnchainDetective
· 07-10 06:32
Hehe, começou a plantar minas em 1985. Não é fácil, hein?
zk-SNARKs: desenvolvimento teórico, aplicações de privacidade e novas tendências na expansão da Blockchain
zk-SNARKs: da teoria à aplicação
Um. Desenvolvimento do zk-SNARKs.
O moderno conceito de sistemas de prova de conhecimento zero origina-se do trabalho pioneiro de Goldwasser, Micali e Rackoff em 1985. Este trabalho explora como, em sistemas interativos, é possível provar a veracidade de uma afirmação através da troca de o mínimo de conhecimento. Este conceito estabeleceu a base para as provas de conhecimento zero, mas os sistemas iniciais apresentavam deficiências em termos de eficiência e praticidade.
Nos últimos dez anos, com a ascensão da criptografia no campo das criptomoedas, a tecnologia zk-SNARKs passou por um rápido desenvolvimento. O foco da pesquisa está em desenvolver protocolos gerais, não interativos e com tamanho de prova limitado. O principal desafio reside em equilibrar a velocidade da prova, a velocidade da verificação e o tamanho da prova.
Em 2010, a prova de conhecimento zero não interativa de emparelhamento curto proposta por Groth tornou-se uma pedra angular importante da teoria zk-SNARKs. Em 2015, a Zcash aplicou provas de conhecimento zero na proteção da privacidade das transações, iniciando a ampla aplicação dessa tecnologia em cenários práticos.
Outras principais novidades incluem:
Além disso, soluções emergentes como PLONK e Halo2 trouxeram melhorias significativas para zk-SNARKs.
Dois, as principais aplicações de zk-SNARKs
A tecnologia de zk-SNARKs é aplicada principalmente em duas áreas: proteção de privacidade e escalabilidade de blockchain.
proteção de privacidade
Os projetos de transação privada iniciais, como Zcash e Monero, atraíram ampla atenção, mas como a demanda real não atendeu às expectativas, atualmente estão em segundo plano. No entanto, a proteção da privacidade continua a ser uma direção de pesquisa importante.
Tomando o Zcash como exemplo, este utiliza zk-SNARKs para implementar a privacidade das transações, com os principais passos incluindo configuração do sistema, geração de chaves, emissão de tokens, geração de provas de transação, verificação e recepção. Embora o Zcash ofereça uma forte proteção de privacidade, o seu design baseado no modelo UTXO limita a integração com outras aplicações, e a taxa de utilização real é bastante baixa.
Em comparação, o Tornado Cash utiliza uma solução de pool de mistura mais genérica, funcionando na rede Ethereum. Ele utiliza a tecnologia zk-SNARKs para garantir a privacidade e segurança das transações, ao mesmo tempo em que mantém a compatibilidade com o ecossistema existente.
escalabilidade
zk-SNARKs na aplicação de escalabilidade da blockchain se destaca principalmente na tecnologia ZK Rollup. O ZK Rollup processa um grande número de transações fora da cadeia e, em seguida, envia a prova compactada para a cadeia principal, aumentando significativamente a capacidade de processamento das transações.
As vantagens do ZK Rollup incluem baixas taxas, rápida confirmação final e proteção de privacidade. No entanto, também enfrenta desafios como alta complexidade computacional e a necessidade de configurações confiáveis. Atualmente, projetos como StarkNet, zkSync, Aztec Connect e Polygon Hermez estão ativamente promovendo o desenvolvimento da tecnologia ZK Rollup.
Uma questão chave é a compatibilidade dos sistemas ZK com a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Diferentes projetos adotaram estratégias diferentes, alguns optando por serem totalmente compatíveis com os códigos de operação EVM, enquanto outros projetaram novas máquinas virtuais para equilibrar a compatibilidade com ZK e a compatibilidade com Solidity. Recentemente, avanços na compatibilidade com EVM proporcionaram mais opções para os desenvolvedores, visando acelerar a adoção da tecnologia ZK.
Três, os princípios básicos do zk-SNARKs
zk-SNARK (zk-SNARKs) é uma das tecnologias de prova de conhecimento zero mais amplamente utilizadas atualmente. Possui as seguintes características:
A implementação de zk-SNARKs geralmente inclui os seguintes passos:
Esta tecnologia oferece uma poderosa ferramenta para a proteção da privacidade e escalabilidade da blockchain, mas a sua complexidade também traz alguns desafios, como a segurança da configuração confiável e a resistência à computação quântica. À medida que a pesquisa avança, os zk-SNARKs e suas tecnologias derivadas continuarão a impulsionar a inovação e o desenvolvimento da tecnologia blockchain.