Aplikasi dan Pengembangan Teknologi zk-SNARKs di Bidang Blockchain
Teknologi Zero-Knowledge Proof (ZKP) sebagai inovasi kriptografi penting di bidang Blockchain telah mendapatkan perhatian luas dalam beberapa tahun terakhir. Artikel ini memberikan tinjauan komprehensif tentang sejarah perkembangan teknologi ZKP, prinsip dasar, dan aplikasinya dalam Blockchain.
Satu, Dasar zk-SNARKs
zk-SNARKs pertama kali diajukan oleh Goldwasser dan rekan-rekannya pada tahun 1985, merupakan sistem pembuktian interaktif yang memungkinkan pembuktian untuk membuktikan kepada verifier bahwa suatu proposisi itu benar, tanpa mengungkapkan informasi lain selain kebenaran proposisi tersebut. ZKP memiliki tiga karakteristik dasar: kelengkapan, keandalan, dan sifat nol-pengetahuan.
Salah satu skenario aplikasi tipikal ZKP adalah di mana pembuktian membuktikan kepada verifier bahwa dia mengetahui angka rahasia tertentu, tanpa mengungkapkan angka itu sendiri. Ini dicapai melalui tiga langkah: pengaturan, tantangan, dan respons, menggunakan teknik matematika yang memungkinkan verifier untuk memastikan bahwa pembuktian memang memiliki rahasia tersebut, sambil tetap tidak dapat mengetahui nilai spesifiknya.
Dua, zk-SNARKs non-interaktif
ZKP tradisional membutuhkan interaksi multiround, yang memiliki batasan dalam beberapa skenario aplikasi. Pada tahun 1988, Blum dan lainnya mengusulkan konsep bukti nol pengetahuan non-interaktif (NIZK), yang memungkinkan pembuktian dan verifikator menyelesaikan otentikasi tanpa interaksi multiround. NIZK dicapai dengan memperkenalkan model string referensi publik (CRS).
Sejak itu, metode seperti transformasi Fiat-Shamir telah diusulkan untuk mengubah ZKP interaktif menjadi non-interaktif. Groth dan lainnya melakukan serangkaian perbaikan berdasarkan hal ini, mengusulkan skema NIZK yang lebih efisien.
Tiga, zk-SNARKs berbasis sirkuit
Sistem ZKP berbasis sirkuit adalah salah satu cara implementasi yang penting, yang merepresentasikan masalah komputasi yang akan dibuktikan dalam bentuk sirkuit. Metode ini mencakup langkah-langkah seperti mengubah masalah menjadi sirkuit, mengoptimalkan desain sirkuit, dan menghasilkan representasi polinomial.
Meskipun pendekatan berbasis sirkuit memiliki kegunaan umum, namun dalam menangani tugas komputasi yang kompleks, mungkin menghadapi tantangan seperti ukuran sirkuit yang terlalu besar dan kesulitan dalam optimasi. Oleh karena itu, untuk berbagai skenario aplikasi, para peneliti telah mengusulkan berbagai model ZKP yang ditingkatkan.
Empat, Model zk-SNARKs Utama
zkSNARK: sebuah sistem bukti nol pengetahuan non-interaktif yang ringkas, dengan ukuran bukti yang kecil dan kecepatan verifikasi yang cepat.
Bulletproofs: Model ZKP tanpa pengaturan yang dapat dipercaya, sangat cocok untuk bukti rentang.
STARK: Sistem zk-SNARKs yang dapat diperluas dan transparan, memiliki keamanan tahan kuantum.
Plonk: solusi zk-SNARK yang umum, mendukung pengaturan umum dan yang dapat diperbarui.
Marlin: Menggabungkan efisiensi sistem pembuktian aljabar dengan pengaturan yang dapat diperbarui secara umum.
Model-model ini memiliki karakteristik masing-masing, cocok untuk berbagai skenario aplikasi. Para peneliti juga terus mengeksplorasi model ZKP baru untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan.
Lima, zk-SNARKs Virtual Machine
zk-SNARKs Virtual Machine ( ZKVM ) adalah lingkungan mesin virtual yang dirancang khusus untuk menghasilkan dan memverifikasi zk-SNARKs. Munculnya ZKVM menurunkan hambatan pengembangan sirkuit zk-SNARKs, memungkinkan pengembang untuk lebih mudah membangun aplikasi berbasis ZKP.
Implementasi ZKVM yang saat ini populer termasuk:
RISCZero: ZKVM berbasis set instruksi RISC-V.
Cairo-VM: Mesin virtual yang dioptimalkan khusus untuk zk-SNARKs.
zkWASM: ZKVM yang mendukung himpunan instruksi WebAssembly.
ZKVM ini memiliki perbedaan dalam konsep desain dan skenario aplikasi, memberikan pilihan yang beragam bagi pengembang.
Enam, zk-SNARKs Ethereum Virtual Machine
zkEVM( adalah ZKVM yang dirancang khusus untuk Ethereum, bertujuan untuk memverifikasi kebenaran eksekusi kontrak pintar dan melindungi privasi transaksi. zkEVM mengubah set instruksi Ethereum ke dalam sistem ZK untuk dieksekusi, setiap instruksi harus menyediakan bukti.
Saat ini, solusi zkEVM yang utama termasuk STARKWARE, zkSync, Polygon-Hermez, dan Scroll. Solusi-solusi ini memiliki perbedaan dalam kompatibilitas EVM dan cara implementasinya, memberikan berbagai pilihan untuk skalabilitas dan perlindungan privasi Ethereum.
Tujuh, Rencana Jaringan Layer Dua zk-SNARKs
Solusi jaringan lapisan kedua dengan zero-knowledge )ZK Rollup( adalah solusi pengembangan blockchain yang berbasis pada teknologi ZKP. ZK Rollup secara signifikan meningkatkan efisiensi pemrosesan transaksi dan throughput dengan menjalankan transaksi di luar rantai dan menghasilkan bukti validitas.
Untuk lebih mengoptimalkan kinerja ZK Rollup, para peneliti telah mengusulkan berbagai solusi perbaikan:
Mengoptimalkan perhitungan algoritma sandi
Menggabungkan Optimistic dan ZK Rollup
Mengembangkan zkEVM khusus
Akselerasi perangkat keras
Optimasi ini meningkatkan efisiensi dan skalabilitas ZK Rollup dari berbagai sudut pandang.
Delapan, Arah Perkembangan Masa Depan
Akselerasi lingkungan komputasi: mengembangkan perangkat keras khusus seperti ZK-ASIC dan prosesor ko-prosesor ZK, untuk meningkatkan efisiensi pembuatan dan verifikasi ZKP.
ZKML: Menggabungkan teknologi ZKP dengan pembelajaran mesin, untuk mencapai pelatihan dan inferensi model dengan perlindungan privasi.
ZK Sharding: Menggabungkan ZKP dan teknologi sharding, meningkatkan skalabilitas Blockchain.
ZK State Channels: Menggunakan zk-SNARKs untuk meningkatkan privasi dan keamanan saluran status.
Interoperabilitas lintas rantai: mengembangkan protokol komunikasi lintas rantai berbasis ZKP untuk mewujudkan pertukaran data yang aman antara berbagai Blockchain.
Teknologi dan konsep baru ini menunjukkan prospek aplikasi luas ZKP di bidang Blockchain. Seiring dengan penelitian yang lebih mendalam dan kematangan teknologi, ZKP diharapkan dapat memainkan peran yang lebih besar dalam meningkatkan efisiensi sistem Blockchain, perlindungan privasi, dan interoperabilitas.
Kesimpulan
Teknologi zero-knowledge proof (ZKP) sebagai terobosan penting di bidang kriptografi, menunjukkan potensi besar dalam aplikasi blockchain. Melalui analisis menyeluruh terhadap teori dasar ZKP, model utama, implementasi virtual machine, serta solusi skala Layer 2, artikel ini menunjukkan peran kunci teknologi ZKP dalam meningkatkan efisiensi dan keamanan sistem blockchain.
Di masa depan, dengan perkembangan teknologi baru seperti akselerasi perangkat keras dan ZKML, ZKP diharapkan dapat berfungsi di lebih banyak bidang. Namun, dalam aplikasi praktis, masih perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti efisiensi, keamanan, dan kegunaan. Secara keseluruhan, inovasi berkelanjutan dalam teknologi ZKP akan memberikan dukungan teknis yang kuat untuk pengembangan ekosistem Blockchain.
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
10 Suka
Hadiah
10
4
Bagikan
Komentar
0/400
AirdropHunterWang
· 07-25 12:03
Hari ini semua tentang zero-knowledge, berikan saya airdrop sedikit koin, mengerti tidak?
Lihat AsliBalas0
RektCoaster
· 07-25 11:59
Privasi masih tergantung pada pengetahuan nol, teman.
Lihat AsliBalas0
ChainPoet
· 07-25 11:54
Ajaib! Perlindungan privasi bergantung padanya.
Lihat AsliBalas0
BearMarketMonk
· 07-25 11:47
Ada rasanya. Lihat siapa yang menjadi ZKP pertama.
Teknologi zk-SNARKs: Penggerak kunci efisiensi dan privasi Blockchain
Aplikasi dan Pengembangan Teknologi zk-SNARKs di Bidang Blockchain
Teknologi Zero-Knowledge Proof (ZKP) sebagai inovasi kriptografi penting di bidang Blockchain telah mendapatkan perhatian luas dalam beberapa tahun terakhir. Artikel ini memberikan tinjauan komprehensif tentang sejarah perkembangan teknologi ZKP, prinsip dasar, dan aplikasinya dalam Blockchain.
Satu, Dasar zk-SNARKs
zk-SNARKs pertama kali diajukan oleh Goldwasser dan rekan-rekannya pada tahun 1985, merupakan sistem pembuktian interaktif yang memungkinkan pembuktian untuk membuktikan kepada verifier bahwa suatu proposisi itu benar, tanpa mengungkapkan informasi lain selain kebenaran proposisi tersebut. ZKP memiliki tiga karakteristik dasar: kelengkapan, keandalan, dan sifat nol-pengetahuan.
Salah satu skenario aplikasi tipikal ZKP adalah di mana pembuktian membuktikan kepada verifier bahwa dia mengetahui angka rahasia tertentu, tanpa mengungkapkan angka itu sendiri. Ini dicapai melalui tiga langkah: pengaturan, tantangan, dan respons, menggunakan teknik matematika yang memungkinkan verifier untuk memastikan bahwa pembuktian memang memiliki rahasia tersebut, sambil tetap tidak dapat mengetahui nilai spesifiknya.
Dua, zk-SNARKs non-interaktif
ZKP tradisional membutuhkan interaksi multiround, yang memiliki batasan dalam beberapa skenario aplikasi. Pada tahun 1988, Blum dan lainnya mengusulkan konsep bukti nol pengetahuan non-interaktif (NIZK), yang memungkinkan pembuktian dan verifikator menyelesaikan otentikasi tanpa interaksi multiround. NIZK dicapai dengan memperkenalkan model string referensi publik (CRS).
Sejak itu, metode seperti transformasi Fiat-Shamir telah diusulkan untuk mengubah ZKP interaktif menjadi non-interaktif. Groth dan lainnya melakukan serangkaian perbaikan berdasarkan hal ini, mengusulkan skema NIZK yang lebih efisien.
Tiga, zk-SNARKs berbasis sirkuit
Sistem ZKP berbasis sirkuit adalah salah satu cara implementasi yang penting, yang merepresentasikan masalah komputasi yang akan dibuktikan dalam bentuk sirkuit. Metode ini mencakup langkah-langkah seperti mengubah masalah menjadi sirkuit, mengoptimalkan desain sirkuit, dan menghasilkan representasi polinomial.
Meskipun pendekatan berbasis sirkuit memiliki kegunaan umum, namun dalam menangani tugas komputasi yang kompleks, mungkin menghadapi tantangan seperti ukuran sirkuit yang terlalu besar dan kesulitan dalam optimasi. Oleh karena itu, untuk berbagai skenario aplikasi, para peneliti telah mengusulkan berbagai model ZKP yang ditingkatkan.
Empat, Model zk-SNARKs Utama
zkSNARK: sebuah sistem bukti nol pengetahuan non-interaktif yang ringkas, dengan ukuran bukti yang kecil dan kecepatan verifikasi yang cepat.
Bulletproofs: Model ZKP tanpa pengaturan yang dapat dipercaya, sangat cocok untuk bukti rentang.
STARK: Sistem zk-SNARKs yang dapat diperluas dan transparan, memiliki keamanan tahan kuantum.
Plonk: solusi zk-SNARK yang umum, mendukung pengaturan umum dan yang dapat diperbarui.
Marlin: Menggabungkan efisiensi sistem pembuktian aljabar dengan pengaturan yang dapat diperbarui secara umum.
Model-model ini memiliki karakteristik masing-masing, cocok untuk berbagai skenario aplikasi. Para peneliti juga terus mengeksplorasi model ZKP baru untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan.
Lima, zk-SNARKs Virtual Machine
zk-SNARKs Virtual Machine ( ZKVM ) adalah lingkungan mesin virtual yang dirancang khusus untuk menghasilkan dan memverifikasi zk-SNARKs. Munculnya ZKVM menurunkan hambatan pengembangan sirkuit zk-SNARKs, memungkinkan pengembang untuk lebih mudah membangun aplikasi berbasis ZKP.
Implementasi ZKVM yang saat ini populer termasuk:
RISCZero: ZKVM berbasis set instruksi RISC-V.
Cairo-VM: Mesin virtual yang dioptimalkan khusus untuk zk-SNARKs.
zkWASM: ZKVM yang mendukung himpunan instruksi WebAssembly.
ZKVM ini memiliki perbedaan dalam konsep desain dan skenario aplikasi, memberikan pilihan yang beragam bagi pengembang.
Enam, zk-SNARKs Ethereum Virtual Machine
zkEVM( adalah ZKVM yang dirancang khusus untuk Ethereum, bertujuan untuk memverifikasi kebenaran eksekusi kontrak pintar dan melindungi privasi transaksi. zkEVM mengubah set instruksi Ethereum ke dalam sistem ZK untuk dieksekusi, setiap instruksi harus menyediakan bukti.
Saat ini, solusi zkEVM yang utama termasuk STARKWARE, zkSync, Polygon-Hermez, dan Scroll. Solusi-solusi ini memiliki perbedaan dalam kompatibilitas EVM dan cara implementasinya, memberikan berbagai pilihan untuk skalabilitas dan perlindungan privasi Ethereum.
Tujuh, Rencana Jaringan Layer Dua zk-SNARKs
Solusi jaringan lapisan kedua dengan zero-knowledge )ZK Rollup( adalah solusi pengembangan blockchain yang berbasis pada teknologi ZKP. ZK Rollup secara signifikan meningkatkan efisiensi pemrosesan transaksi dan throughput dengan menjalankan transaksi di luar rantai dan menghasilkan bukti validitas.
Untuk lebih mengoptimalkan kinerja ZK Rollup, para peneliti telah mengusulkan berbagai solusi perbaikan:
Optimasi ini meningkatkan efisiensi dan skalabilitas ZK Rollup dari berbagai sudut pandang.
Delapan, Arah Perkembangan Masa Depan
Akselerasi lingkungan komputasi: mengembangkan perangkat keras khusus seperti ZK-ASIC dan prosesor ko-prosesor ZK, untuk meningkatkan efisiensi pembuatan dan verifikasi ZKP.
ZKML: Menggabungkan teknologi ZKP dengan pembelajaran mesin, untuk mencapai pelatihan dan inferensi model dengan perlindungan privasi.
ZK Sharding: Menggabungkan ZKP dan teknologi sharding, meningkatkan skalabilitas Blockchain.
ZK State Channels: Menggunakan zk-SNARKs untuk meningkatkan privasi dan keamanan saluran status.
Interoperabilitas lintas rantai: mengembangkan protokol komunikasi lintas rantai berbasis ZKP untuk mewujudkan pertukaran data yang aman antara berbagai Blockchain.
Teknologi dan konsep baru ini menunjukkan prospek aplikasi luas ZKP di bidang Blockchain. Seiring dengan penelitian yang lebih mendalam dan kematangan teknologi, ZKP diharapkan dapat memainkan peran yang lebih besar dalam meningkatkan efisiensi sistem Blockchain, perlindungan privasi, dan interoperabilitas.
Kesimpulan
Teknologi zero-knowledge proof (ZKP) sebagai terobosan penting di bidang kriptografi, menunjukkan potensi besar dalam aplikasi blockchain. Melalui analisis menyeluruh terhadap teori dasar ZKP, model utama, implementasi virtual machine, serta solusi skala Layer 2, artikel ini menunjukkan peran kunci teknologi ZKP dalam meningkatkan efisiensi dan keamanan sistem blockchain.
Di masa depan, dengan perkembangan teknologi baru seperti akselerasi perangkat keras dan ZKML, ZKP diharapkan dapat berfungsi di lebih banyak bidang. Namun, dalam aplikasi praktis, masih perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti efisiensi, keamanan, dan kegunaan. Secara keseluruhan, inovasi berkelanjutan dalam teknologi ZKP akan memberikan dukungan teknis yang kuat untuk pengembangan ekosistem Blockchain.