Desenvolvimento e Perspectivas de Aplicação da Tecnologia de zk-SNARKs
I. A história do desenvolvimento dos zk-SNARKs
O moderno sistema de zk-SNARKs originou-se em 1985, com o trabalho pioneiro de Goldwasser, Micali e Rackoff. Este artigo explora a quantidade de conhecimento que deve ser trocada para provar a veracidade de uma afirmação em sistemas interativos, através de múltiplas interações. Se for possível realizar a troca de zero conhecimento, é denominado zk-SNARK. Os primeiros sistemas de zk-SNARKs apresentavam deficiências em termos de eficiência e utilidade, permanecendo principalmente em um nível teórico.
Nos últimos dez anos, a tecnologia de zk-SNARKs teve um desenvolvimento florescente, tornando-se uma direção importante no campo da criptografia. Entre elas, desenvolver protocolos de zk-SNARKs gerais, não interativos e com tamanho de prova limitado é uma das direções de exploração chave. O desafio central dos zk-SNARKs reside em equilibrar a velocidade de prova, a velocidade de verificação e o tamanho da prova.
O artigo de Groth de 2010 estabeleceu a base teórica dos zk-SNARKs, um importante avanço na área das provas de conhecimento zero. Em 2015, o projeto Zcash aplicou provas de conhecimento zero na proteção da privacidade das transações, iniciando uma nova fase de aplicação ampla. Desde então, importantes resultados como Pinocchio, Groth16, Bulletproofs e zk-STARKs foram lançados, impulsionando o rápido progresso da tecnologia de provas de conhecimento zero.
Dois, principais aplicações de zk-SNARKs
Os dois principais campos de aplicação dos zk-SNARKs atualmente são a proteção da privacidade e a escalabilidade.
Na proteção da privacidade, projetos como Zcash e Monero foram os primeiros a aplicar zk-SNARKs em transações privadas. O Zcash utiliza zk-SNARKs para garantir a privacidade das transações, mas apresenta algumas limitações. O Tornado Cash, baseado na rede Ethereum, construiu uma solução de pool de mistura mais genérica utilizando a tecnologia zk-SNARK.
Na área de escalabilidade, a tecnologia zk-SNARKs é amplamente utilizada em soluções de escalabilidade Layer 2. O ZK Rollup alcança um cálculo off-chain eficiente e uma verificação on-chain ao agrupar um grande número de transações e gerar zk-SNARKs. Atualmente, os principais projetos de ZK Rollup incluem StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, entre outros, cada um com suas características em termos de rota tecnológica e compatibilidade com EVM.
As vantagens do ZK Rollup incluem baixos custos, finalização rápida e proteção de privacidade, mas também enfrenta desafios como alta carga computacional e segurança. A compatibilidade com EVM é a chave para o desenvolvimento do ZK Rollup, e a indústria está explorando soluções que equilibrem a amigabilidade com ZK e a compatibilidade com EVM.
Três, os princípios básicos dos zk-SNARKs
ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) é um sistema de prova de conhecimento zero amplamente utilizado, com características de conhecimento zero, concisão e não interatividade.
Os princípios básicos da implementação do ZK-SNARK incluem os seguintes passos:
Converter a questão em representação de circuito
Converter o circuito para o formato R1CS ( Rank-1 Constraint System)
Converter R1CS em QAP (Programa Aritmético Quadrático)
Estabelecer configurações de confiança, gerar chave de prova e chave de verificação
Gerar zk-SNARKs e realizar a verificação
Os ZK-SNARKs, através dos passos acima, realizam a geração e verificação de provas de conhecimento zero de forma eficiente. Esta tecnologia fornece um suporte importante para aplicações de blockchain em proteção de privacidade, escalabilidade, entre outros.
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zk-SNARKs tecnologia: da ruptura teórica a aplicações de privacidade e escalabilidade
Desenvolvimento e Perspectivas de Aplicação da Tecnologia de zk-SNARKs
I. A história do desenvolvimento dos zk-SNARKs
O moderno sistema de zk-SNARKs originou-se em 1985, com o trabalho pioneiro de Goldwasser, Micali e Rackoff. Este artigo explora a quantidade de conhecimento que deve ser trocada para provar a veracidade de uma afirmação em sistemas interativos, através de múltiplas interações. Se for possível realizar a troca de zero conhecimento, é denominado zk-SNARK. Os primeiros sistemas de zk-SNARKs apresentavam deficiências em termos de eficiência e utilidade, permanecendo principalmente em um nível teórico.
Nos últimos dez anos, a tecnologia de zk-SNARKs teve um desenvolvimento florescente, tornando-se uma direção importante no campo da criptografia. Entre elas, desenvolver protocolos de zk-SNARKs gerais, não interativos e com tamanho de prova limitado é uma das direções de exploração chave. O desafio central dos zk-SNARKs reside em equilibrar a velocidade de prova, a velocidade de verificação e o tamanho da prova.
O artigo de Groth de 2010 estabeleceu a base teórica dos zk-SNARKs, um importante avanço na área das provas de conhecimento zero. Em 2015, o projeto Zcash aplicou provas de conhecimento zero na proteção da privacidade das transações, iniciando uma nova fase de aplicação ampla. Desde então, importantes resultados como Pinocchio, Groth16, Bulletproofs e zk-STARKs foram lançados, impulsionando o rápido progresso da tecnologia de provas de conhecimento zero.
Dois, principais aplicações de zk-SNARKs
Os dois principais campos de aplicação dos zk-SNARKs atualmente são a proteção da privacidade e a escalabilidade.
Na proteção da privacidade, projetos como Zcash e Monero foram os primeiros a aplicar zk-SNARKs em transações privadas. O Zcash utiliza zk-SNARKs para garantir a privacidade das transações, mas apresenta algumas limitações. O Tornado Cash, baseado na rede Ethereum, construiu uma solução de pool de mistura mais genérica utilizando a tecnologia zk-SNARK.
Na área de escalabilidade, a tecnologia zk-SNARKs é amplamente utilizada em soluções de escalabilidade Layer 2. O ZK Rollup alcança um cálculo off-chain eficiente e uma verificação on-chain ao agrupar um grande número de transações e gerar zk-SNARKs. Atualmente, os principais projetos de ZK Rollup incluem StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, entre outros, cada um com suas características em termos de rota tecnológica e compatibilidade com EVM.
As vantagens do ZK Rollup incluem baixos custos, finalização rápida e proteção de privacidade, mas também enfrenta desafios como alta carga computacional e segurança. A compatibilidade com EVM é a chave para o desenvolvimento do ZK Rollup, e a indústria está explorando soluções que equilibrem a amigabilidade com ZK e a compatibilidade com EVM.
Três, os princípios básicos dos zk-SNARKs
ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) é um sistema de prova de conhecimento zero amplamente utilizado, com características de conhecimento zero, concisão e não interatividade.
Os princípios básicos da implementação do ZK-SNARK incluem os seguintes passos:
Os ZK-SNARKs, através dos passos acima, realizam a geração e verificação de provas de conhecimento zero de forma eficiente. Esta tecnologia fornece um suporte importante para aplicações de blockchain em proteção de privacidade, escalabilidade, entre outros.