Resumen del desarrollo y aplicación de la tecnología zk-SNARKs

Evolución Histórica

El sistema de pruebas de conocimiento cero se originó en el trabajo pionero de Goldwasser, Micali y Rackoff en 1985. Este trabajo explora la posibilidad de demostrar la corrección de una afirmación mediante el intercambio de un mínimo de conocimiento en sistemas interactivos. Los primeros sistemas de pruebas de conocimiento cero eran ineficaces y poco prácticos, quedándose solo en el nivel teórico. En la última década, con el auge de la criptografía en el campo de las criptomonedas, las pruebas de conocimiento cero se han convertido en una dirección de investigación clave.

Importantes avances incluyen:

• En 2010, Groth propuso zk-SNARKs de pares cortos no interactivos.
• Prueba de compresión y tiempo de verificación del protocolo Pinocchio de 2013
• En 2016, Groth16 redujo el tamaño de la prueba y mejoró la eficiencia de verificación.
• En 2017, se propusieron Bulletproofs como pruebas cortas sin necesidad de un conjunto de confianza.
• Después de que se propusieran zk-STARKs en 2018, se establecieron protocolos seguros post-cuánticos

Otros avances importantes incluyen PLONK, Halo2, entre otros.

Aplicaciones principales

zk-SNARKs se aplican principalmente en dos áreas: protección de la privacidad y escalabilidad.

protección de la privacidad

Los proyectos representativos incluyen:

• Zcash: utiliza zk-SNARKs para lograr la privacidad de las transacciones
• Monero: utiliza el algoritmo Bulletproofs
• Tornado Cash: piscina de mezclado basada en Ethereum

La dificultad de las transacciones privadas es relativamente baja, pero la aplicación real no ha alcanzado las expectativas.

escalabilidad

Las zk-SNARKs se aplican ampliamente en la escalabilidad, como en las aplicaciones de red de capa uno de Mina, así como en varios esquemas de ZK-rollup de redes de capa dos.

Principios básicos de ZK-rollup:

1. El secuenciador empaqueta las transacciones
2. El Agregador combina transacciones y genera pruebas
3. Enviar la prueba a una red de capa para verificar y actualizar el estado

Los proyectos principales de ZK-rollup incluyen StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, entre otros. La ruta técnica se elige principalmente entre SNARK y STARK, así como el grado de compatibilidad con EVM.

Principios básicos

Tomando como ejemplo zk-SNARKs, los pasos de implementación incluyen:

1. Convertir el problema en un circuito
2. Conversión del circuito a la forma R1CS
3. Conversión de R1CS a forma QAP
4. Generar parámetros de configuración confiables
5. Generación y verificación de zk-SNARKs

zk-SNARKs deben cumplir con tres características: integridad, confiabilidad y conocimiento cero.

En general, la tecnología de zk-SNARKs se ha desarrollado rápidamente y muestra un gran potencial en términos de privacidad y escalabilidad. Se espera que en el futuro se aplique de manera más amplia en más campos.