La théorie moderne des systèmes de preuve à connaissance nulle trouve son origine dans le travail pionnier de Goldwasser, Micali et Rackoff en 1985. Cet article explore comment prouver la véracité d'une déclaration à travers un échange minimal de connaissances dans des systèmes interactifs. Ce concept a jeté les bases des preuves à connaissance nulle, mais les premiers systèmes présentaient des insuffisances en matière d'efficacité et de praticité.
Au cours de la dernière décennie, avec l'émergence de la cryptographie dans le domaine des crypto-monnaies, la technologie des zk-SNARKs a connu un développement rapide. Les recherches se concentrent sur le développement de protocoles généraux, non interactifs et à taille de preuve limitée. Le principal défi réside dans l'équilibre entre la vitesse de preuve, la vitesse de vérification et la taille de la preuve.
En 2010, la preuve de connaissance nulle non interactive à courtes paires proposée par Groth est devenue une pierre angulaire importante de la théorie des zk-SNARKs. En 2015, Zcash a appliqué les zk-SNARKs à la protection de la confidentialité des transactions, ouvrant ainsi la voie à une large utilisation de cette technologie dans des scénarios pratiques.
Autres avancées clés incluent :
Protocole Pinocchio de 2013 : amélioration de l'efficacité des preuves et des vérifications
Groth16 en 2016 : optimisation supplémentaire de la taille des preuves et de la vitesse de vérification
Bulletproofs en 2017 : proposition d'un schéma de preuve courte sans configuration de confiance.
zk-STARKs de 2018 : introduction de la technologie de preuve à connaissance nulle post-quantique
De plus, des solutions émergentes telles que PLONK et Halo2 ont également apporté des améliorations significatives aux zk-SNARKs.
Deuxièmement, les principales applications des zk-SNARKs
La technologie des zk-SNARKs est principalement appliquée dans les domaines de la protection de la vie privée et de l'extension de la blockchain.
protection de la vie privée
Les projets de transactions privées tels que Zcash et Monero ont suscité un large intérêt au début, mais en raison d'une demande réelle inférieure aux attentes, ils sont désormais en retrait. Cependant, la protection de la vie privée reste un domaine de recherche important.
Prenons l'exemple de Zcash, qui utilise des zk-SNARKs pour réaliser la confidentialité des transactions. Les étapes principales incluent la configuration du système, la génération de clés, le minting de jetons, la génération de preuves de transaction, la vérification et la réception. Bien que Zcash offre une protection de la vie privée robuste, sa conception basée sur le modèle UTXO limite l'intégration avec d'autres applications, et son taux d'utilisation réel est relativement faible.
En comparaison, Tornado Cash adopte une solution de pool de mélange plus générale, fonctionnant sur le réseau Ethereum. Il utilise la technologie zk-SNARKs pour garantir la confidentialité et la sécurité des transactions, tout en maintenant la compatibilité avec l'écosystème existant.
extensibilité
Les zk-SNARKs dans l'application de l'extension de la blockchain se manifestent principalement à travers la technologie ZK Rollup. ZK Rollup augmente considérablement la capacité de traitement des transactions en traitant un grand nombre de transactions hors chaîne, puis en soumettant la preuve compressée à la chaîne principale.
Les avantages des ZK Rollups incluent des frais de transaction bas, une confirmation finale rapide et une protection de la vie privée. Cependant, ils font également face à des défis tels que la haute complexité de calcul et la nécessité d'une configuration de confiance. Actuellement, des projets comme StarkNet, zkSync, Aztec Connect et Polygon Hermez travaillent activement au développement de la technologie ZK Rollup.
Une question clé est la compatibilité des systèmes ZK avec la machine virtuelle Ethereum (EVM). Différents projets adoptent différentes stratégies, certains choisissant d'être entièrement compatibles avec les codes d'opération EVM, tandis que d'autres conçoivent de nouvelles machines virtuelles pour concilier la convivialité ZK et la compatibilité avec Solidity. Les récentes percées en matière de compatibilité EVM offrent aux développeurs plus d'options et devraient accélérer l'adoption de la technologie ZK.
Trois, les principes de base des zk-SNARKs
zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) est l'une des technologies de preuve à connaissance nulle les plus largement utilisées à ce jour. Elle possède les caractéristiques suivantes :
zk-SNARKs : ne pas divulguer d'informations supplémentaires
Concis : le processus de vérification est rapide, la taille de la preuve est petite
Non interactif : aucune interaction multiple requise
Preuve : avoir une fiabilité de calcul
Connaissance : le prouveur doit connaître des informations valides pour construire la preuve
L'implémentation des zk-SNARKs comprend généralement les étapes suivantes :
Convertir le problème en circuits arithmétiques
Convertir le circuit en forme R1CS (Rank-1 Constraint System)
Convertir R1CS en QAP (Programme Arithmétique Quadratique)
Générer des paramètres fiables, y compris la clé de preuve et la clé de vérification
Générer et vérifier zk-SNARKs
Cette technologie fournit des outils puissants pour la protection de la vie privée et l'évolutivité de la blockchain, mais sa complexité pose également certains défis, tels que la sécurité des configurations de confiance et la résistance au calcul quantique. Avec l'approfondissement des recherches, les zk-SNARKs et leurs technologies dérivées continueront de stimuler l'innovation et le développement de la technologie blockchain.
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MindsetExpander
· 07-13 02:12
zk bull est génial
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MrRightClick
· 07-10 06:41
L'augmentation de la capacité n'est qu'une excuse.
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OnchainDetective
· 07-10 06:32
Haha, commencer à poser des mines en 1985, ce n'est pas simple.
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AirDropMissed
· 07-10 06:23
l'univers de la cryptomonnaie vieux chou chinois fiable en diffusion~
zk-SNARKs : Développement théorique, applications de confidentialité et nouvelles tendances d'extensibilité de la Blockchain
zk-SNARKs : de la théorie à l'application
I. L'évolution des zk-SNARKs
La théorie moderne des systèmes de preuve à connaissance nulle trouve son origine dans le travail pionnier de Goldwasser, Micali et Rackoff en 1985. Cet article explore comment prouver la véracité d'une déclaration à travers un échange minimal de connaissances dans des systèmes interactifs. Ce concept a jeté les bases des preuves à connaissance nulle, mais les premiers systèmes présentaient des insuffisances en matière d'efficacité et de praticité.
Au cours de la dernière décennie, avec l'émergence de la cryptographie dans le domaine des crypto-monnaies, la technologie des zk-SNARKs a connu un développement rapide. Les recherches se concentrent sur le développement de protocoles généraux, non interactifs et à taille de preuve limitée. Le principal défi réside dans l'équilibre entre la vitesse de preuve, la vitesse de vérification et la taille de la preuve.
En 2010, la preuve de connaissance nulle non interactive à courtes paires proposée par Groth est devenue une pierre angulaire importante de la théorie des zk-SNARKs. En 2015, Zcash a appliqué les zk-SNARKs à la protection de la confidentialité des transactions, ouvrant ainsi la voie à une large utilisation de cette technologie dans des scénarios pratiques.
Autres avancées clés incluent :
De plus, des solutions émergentes telles que PLONK et Halo2 ont également apporté des améliorations significatives aux zk-SNARKs.
Deuxièmement, les principales applications des zk-SNARKs
La technologie des zk-SNARKs est principalement appliquée dans les domaines de la protection de la vie privée et de l'extension de la blockchain.
protection de la vie privée
Les projets de transactions privées tels que Zcash et Monero ont suscité un large intérêt au début, mais en raison d'une demande réelle inférieure aux attentes, ils sont désormais en retrait. Cependant, la protection de la vie privée reste un domaine de recherche important.
Prenons l'exemple de Zcash, qui utilise des zk-SNARKs pour réaliser la confidentialité des transactions. Les étapes principales incluent la configuration du système, la génération de clés, le minting de jetons, la génération de preuves de transaction, la vérification et la réception. Bien que Zcash offre une protection de la vie privée robuste, sa conception basée sur le modèle UTXO limite l'intégration avec d'autres applications, et son taux d'utilisation réel est relativement faible.
En comparaison, Tornado Cash adopte une solution de pool de mélange plus générale, fonctionnant sur le réseau Ethereum. Il utilise la technologie zk-SNARKs pour garantir la confidentialité et la sécurité des transactions, tout en maintenant la compatibilité avec l'écosystème existant.
extensibilité
Les zk-SNARKs dans l'application de l'extension de la blockchain se manifestent principalement à travers la technologie ZK Rollup. ZK Rollup augmente considérablement la capacité de traitement des transactions en traitant un grand nombre de transactions hors chaîne, puis en soumettant la preuve compressée à la chaîne principale.
Les avantages des ZK Rollups incluent des frais de transaction bas, une confirmation finale rapide et une protection de la vie privée. Cependant, ils font également face à des défis tels que la haute complexité de calcul et la nécessité d'une configuration de confiance. Actuellement, des projets comme StarkNet, zkSync, Aztec Connect et Polygon Hermez travaillent activement au développement de la technologie ZK Rollup.
Une question clé est la compatibilité des systèmes ZK avec la machine virtuelle Ethereum (EVM). Différents projets adoptent différentes stratégies, certains choisissant d'être entièrement compatibles avec les codes d'opération EVM, tandis que d'autres conçoivent de nouvelles machines virtuelles pour concilier la convivialité ZK et la compatibilité avec Solidity. Les récentes percées en matière de compatibilité EVM offrent aux développeurs plus d'options et devraient accélérer l'adoption de la technologie ZK.
Trois, les principes de base des zk-SNARKs
zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) est l'une des technologies de preuve à connaissance nulle les plus largement utilisées à ce jour. Elle possède les caractéristiques suivantes :
L'implémentation des zk-SNARKs comprend généralement les étapes suivantes :
Cette technologie fournit des outils puissants pour la protection de la vie privée et l'évolutivité de la blockchain, mais sa complexité pose également certains défis, tels que la sécurité des configurations de confiance et la résistance au calcul quantique. Avec l'approfondissement des recherches, les zk-SNARKs et leurs technologies dérivées continueront de stimuler l'innovation et le développement de la technologie blockchain.