Применение и развитие технологии zk-SNARKs в области Блокчейн
Технология нулевых знаний (ZKP) как важная криптографическая инновация в области Блокчейн в последние годы получила широкое внимание. В данной статье представлен всесторонний обзор истории развития технологии ZKP, её основных принципов и применения в Блокчейн.
Один. Основы zk-SNARKs
zk-SNARKs были впервые предложены Голдвассером и др. в 1985 году, это интерактивная система доказательств, которая позволяет доказчику подтвердить истинность определенного утверждения для проверяющего, не раскрывая никакой информации, кроме истинности этого утверждения. ZKP обладает тремя основными характеристиками: полнотой, надежностью и нулевыми знаниями.
Типичный сценарий применения ZKP заключается в том, что доказатель должен доказать проверяющему, что он знает определенное секретное число, не раскрывая само число. Это достигается через три шага: установка, вызов и ответ, с использованием математических приемов, позволяющих проверяющему подтвердить, что доказатель действительно обладает этим секретом, при этом не имея возможности узнать конкретное значение.
2. Неперерабатываемые zk-SNARKs
Традиционные ZKP требуют много раундов взаимодействия, что ограничивает их применение в некоторых сценариях. В 1988 году Блум и др. предложили концепцию неинтерактивного нулевого знания (NIZK), которая позволяет доказателю и проверяющему завершать аутентификацию без многораундового взаимодействия. NIZK реализуется через введение модели общественной справочной строки (CRS).
После этого были предложены такие методы, как преобразование Фиата-Шамира, для преобразования интерактивных zk-SNARKs в неинтерактивные. На этой основе Грот и др. провели ряд усовершенствований, предложив более эффективные схемы NIZK.
Три. Доказательства с нулевым разглашением на основе схемы
Система ZKP на основе схемы является важным способом реализации, который представляет вычислительную задачу, подлежащую доказательству, в виде схемы. Этот метод включает в себя такие этапы, как преобразование задачи в схему, оптимизация проектирования схемы, генерация полиномиального представления и т.д.
Несмотря на то, что методы, основанные на схемах, обладают универсальностью, они могут столкнуться с такими проблемами, как чрезмерные размеры схем и высокая сложность оптимизации при обработке сложных вычислительных задач. Поэтому для различных сценариев применения исследователи предложили несколько улучшенных моделей ZKP.
Четыре, основные модели zk-SNARKs
zkSNARK: это компактная неинтерактивная система нулевых знаний, обладающая небольшим размером доказательства и высокой скоростью проверки.
Bulletproofs: ZKP модель без доверительной настройки, особенно подходит для диапазонных доказательств.
STARK: Масштабируемая, прозрачная система zk-SNARKs с квантовой безопасностью.
Plonk: универсальное решение zk-SNARKs, поддерживающее общие и обновляемые настройки.
Marlin: сочетает в себе эффективность алгебраической системы доказательств и универсальные обновляемые настройки.
Эти модели имеют свои особенности и подходят для различных сценариев применения. Исследователи продолжают искать новые модели zk-SNARKs для повышения эффективности и безопасности.
Пять, zk-SNARKs виртуальная машина
zk-SNARKs виртуальная машина ( ZKVM ) является специализированной виртуальной средой для генерации и проверки zk-SNARKs. Появление ZKVM снизило порог разработки zk-SNARKs, что позволяет разработчикам более удобно создавать приложения на основе ZKP.
В настоящее время основными реализациями ZKVM являются:
RISCZero: ZKVM на основе набора команд RISC-V.
Cairo-VM: виртуальная машина, оптимизированная для zk-SNARKs.
zkWASM: Поддержка ZKVM с набором инструкций WebAssembly.
Эти ZKVM различаются по концепции дизайна и применяемым сценариям, предоставляя разработчикам разнообразные варианты.
Шесть, zk-SNARKs Эфириум Виртуальная Машина
零知识以太坊虚拟机(zkEVM) является специально разработанной ZKVM для Блокчейн Эфира, предназначенной для проверки корректности выполнения смарт-контрактов и защиты конфиденциальности транзакций. zkEVM преобразует набор команд Эфира в ZK-систему для выполнения, для каждой команды необходимо предоставить доказательство.
В настоящее время основными решениями zkEVM являются STARKWARE, zkSync, Polygon-Hermez и Scroll. Эти решения различаются по совместимости с EVM и способам реализации, предоставляя различные варианты для масштабируемости и защиты конфиденциальности Ethereum.
Семь, zk-SNARKs второго уровня сети
Схема второго уровня с нулевым знанием ( ZK Rollup ) является решением для масштабирования Блокчейн на основе технологии ZKP. ZK Rollup значительно повышает эффективность обработки транзакций и пропускную способность за счет выполнения транзакций вне цепи и генерации доказательства действительности.
Для дальнейшей оптимизации производительности ZK Rollup исследователи предложили несколько улучшений:
Эти оптимизационные решения повышают эффективность и масштабируемость ZK Rollup с разных сторон.
Восемь, направления будущего развития
Ускорение вычислительной среды: разработка специализированного оборудования, такого как ZK-ASIC и ZK-копроцессоры, для повышения эффективности генерации и проверки zk-SNARKs.
ZKML: Совмещение технологий ZKP с машинным обучением для реализации обучения и вывода моделей с защитой конфиденциальности.
ZK Sharding: сочетание zk-SNARKs и технологий шarding для повышения масштабируемости Блокчейн.
ZK State Channels: Использование zk-SNARKs для повышения конфиденциальности и безопасности каналов состояния.
Кроссчейн-совместимость: разработка кроссчейн-коммуникационного протокола на основе ZKP для безопасного обмена данными между различными Блокчейн.
Эти новые технологии и концепции демонстрируют широкие перспективы применения ZKP в области Блокчейн. С углублением исследований и зрелостью технологий, ZKP, вероятно, сыграет большую роль в повышении эффективности Блокчейн-систем, защите конфиденциальности и взаимной совместимости.
Заключение
Технология zk-SNARKs, являясь важным прорывом в области криптографии, демонстрирует огромный потенциал в приложениях Блокчейн. Через всесторонний анализ базовой теории ZKP, основных моделей, реализации виртуальных машин и решений по масштабированию Layer 2, данная статья демонстрирует ключевую роль технологии ZKP в повышении эффективности и безопасности систем Блокчейн.
В будущем, с развитием аппаратного ускорения, таких новых технологий, как ZKML, ZKP имеет потенциал для применения в более широких областях. Однако в реальных приложениях все еще необходимо учитывать такие факторы, как эффективность, безопасность и удобство использования. В целом, постоянные инновации в технологии ZKP обеспечат мощную техническую поддержку для развития экосистемы Блокчейн.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
10 Лайков
Награда
10
5
Поделиться
комментарий
0/400
SillyWhale
· 41м назад
Ничего не понимаю, просто чувствую, что это очень круто.
Посмотреть ОригиналОтветить0
AirdropHunterWang
· 07-25 12:03
Эти дни полны нулевых знаний, не понимаешь, дай мне немного Аирдроп токенов.
Посмотреть ОригиналОтветить0
RektCoaster
· 07-25 11:59
Конфиденциальность зависит от нулевых знаний, дружище.
Посмотреть ОригиналОтветить0
ChainPoet
· 07-25 11:54
Удивительно! Защита конфиденциальности зависит от него!
Технология zk-SNARKs: ключевой двигателъ эффективности и конфиденциальности Блокчейна
Применение и развитие технологии zk-SNARKs в области Блокчейн
Технология нулевых знаний (ZKP) как важная криптографическая инновация в области Блокчейн в последние годы получила широкое внимание. В данной статье представлен всесторонний обзор истории развития технологии ZKP, её основных принципов и применения в Блокчейн.
Один. Основы zk-SNARKs
zk-SNARKs были впервые предложены Голдвассером и др. в 1985 году, это интерактивная система доказательств, которая позволяет доказчику подтвердить истинность определенного утверждения для проверяющего, не раскрывая никакой информации, кроме истинности этого утверждения. ZKP обладает тремя основными характеристиками: полнотой, надежностью и нулевыми знаниями.
Типичный сценарий применения ZKP заключается в том, что доказатель должен доказать проверяющему, что он знает определенное секретное число, не раскрывая само число. Это достигается через три шага: установка, вызов и ответ, с использованием математических приемов, позволяющих проверяющему подтвердить, что доказатель действительно обладает этим секретом, при этом не имея возможности узнать конкретное значение.
2. Неперерабатываемые zk-SNARKs
Традиционные ZKP требуют много раундов взаимодействия, что ограничивает их применение в некоторых сценариях. В 1988 году Блум и др. предложили концепцию неинтерактивного нулевого знания (NIZK), которая позволяет доказателю и проверяющему завершать аутентификацию без многораундового взаимодействия. NIZK реализуется через введение модели общественной справочной строки (CRS).
После этого были предложены такие методы, как преобразование Фиата-Шамира, для преобразования интерактивных zk-SNARKs в неинтерактивные. На этой основе Грот и др. провели ряд усовершенствований, предложив более эффективные схемы NIZK.
Три. Доказательства с нулевым разглашением на основе схемы
Система ZKP на основе схемы является важным способом реализации, который представляет вычислительную задачу, подлежащую доказательству, в виде схемы. Этот метод включает в себя такие этапы, как преобразование задачи в схему, оптимизация проектирования схемы, генерация полиномиального представления и т.д.
Несмотря на то, что методы, основанные на схемах, обладают универсальностью, они могут столкнуться с такими проблемами, как чрезмерные размеры схем и высокая сложность оптимизации при обработке сложных вычислительных задач. Поэтому для различных сценариев применения исследователи предложили несколько улучшенных моделей ZKP.
Четыре, основные модели zk-SNARKs
zkSNARK: это компактная неинтерактивная система нулевых знаний, обладающая небольшим размером доказательства и высокой скоростью проверки.
Bulletproofs: ZKP модель без доверительной настройки, особенно подходит для диапазонных доказательств.
STARK: Масштабируемая, прозрачная система zk-SNARKs с квантовой безопасностью.
Plonk: универсальное решение zk-SNARKs, поддерживающее общие и обновляемые настройки.
Marlin: сочетает в себе эффективность алгебраической системы доказательств и универсальные обновляемые настройки.
Эти модели имеют свои особенности и подходят для различных сценариев применения. Исследователи продолжают искать новые модели zk-SNARKs для повышения эффективности и безопасности.
Пять, zk-SNARKs виртуальная машина
zk-SNARKs виртуальная машина ( ZKVM ) является специализированной виртуальной средой для генерации и проверки zk-SNARKs. Появление ZKVM снизило порог разработки zk-SNARKs, что позволяет разработчикам более удобно создавать приложения на основе ZKP.
В настоящее время основными реализациями ZKVM являются:
RISCZero: ZKVM на основе набора команд RISC-V.
Cairo-VM: виртуальная машина, оптимизированная для zk-SNARKs.
zkWASM: Поддержка ZKVM с набором инструкций WebAssembly.
Эти ZKVM различаются по концепции дизайна и применяемым сценариям, предоставляя разработчикам разнообразные варианты.
Шесть, zk-SNARKs Эфириум Виртуальная Машина
零知识以太坊虚拟机(zkEVM) является специально разработанной ZKVM для Блокчейн Эфира, предназначенной для проверки корректности выполнения смарт-контрактов и защиты конфиденциальности транзакций. zkEVM преобразует набор команд Эфира в ZK-систему для выполнения, для каждой команды необходимо предоставить доказательство.
В настоящее время основными решениями zkEVM являются STARKWARE, zkSync, Polygon-Hermez и Scroll. Эти решения различаются по совместимости с EVM и способам реализации, предоставляя различные варианты для масштабируемости и защиты конфиденциальности Ethereum.
Семь, zk-SNARKs второго уровня сети
Схема второго уровня с нулевым знанием ( ZK Rollup ) является решением для масштабирования Блокчейн на основе технологии ZKP. ZK Rollup значительно повышает эффективность обработки транзакций и пропускную способность за счет выполнения транзакций вне цепи и генерации доказательства действительности.
Для дальнейшей оптимизации производительности ZK Rollup исследователи предложили несколько улучшений:
Эти оптимизационные решения повышают эффективность и масштабируемость ZK Rollup с разных сторон.
Восемь, направления будущего развития
Ускорение вычислительной среды: разработка специализированного оборудования, такого как ZK-ASIC и ZK-копроцессоры, для повышения эффективности генерации и проверки zk-SNARKs.
ZKML: Совмещение технологий ZKP с машинным обучением для реализации обучения и вывода моделей с защитой конфиденциальности.
ZK Sharding: сочетание zk-SNARKs и технологий шarding для повышения масштабируемости Блокчейн.
ZK State Channels: Использование zk-SNARKs для повышения конфиденциальности и безопасности каналов состояния.
Кроссчейн-совместимость: разработка кроссчейн-коммуникационного протокола на основе ZKP для безопасного обмена данными между различными Блокчейн.
Эти новые технологии и концепции демонстрируют широкие перспективы применения ZKP в области Блокчейн. С углублением исследований и зрелостью технологий, ZKP, вероятно, сыграет большую роль в повышении эффективности Блокчейн-систем, защите конфиденциальности и взаимной совместимости.
Заключение
Технология zk-SNARKs, являясь важным прорывом в области криптографии, демонстрирует огромный потенциал в приложениях Блокчейн. Через всесторонний анализ базовой теории ZKP, основных моделей, реализации виртуальных машин и решений по масштабированию Layer 2, данная статья демонстрирует ключевую роль технологии ZKP в повышении эффективности и безопасности систем Блокчейн.
В будущем, с развитием аппаратного ускорения, таких новых технологий, как ZKML, ZKP имеет потенциал для применения в более широких областях. Однако в реальных приложениях все еще необходимо учитывать такие факторы, как эффективность, безопасность и удобство использования. В целом, постоянные инновации в технологии ZKP обеспечат мощную техническую поддержку для развития экосистемы Блокчейн.