Aperçu du développement et de l'application de la technologie zk-SNARKs

Évolution historique

Le système de zéro connaissance provient de l'article fondateur de Goldwasser, Micali et Rackoff en 1985. Cet article examine la possibilité de prouver la véracité d'une déclaration par des échanges de connaissances minimaux dans des systèmes interactifs. Les premiers systèmes de zéro connaissance manquaient d'efficacité et de praticité, restant seulement au niveau théorique. Au cours de la dernière décennie, avec l'essor de la cryptographie dans le domaine des cryptomonnaies, les preuves à zéro connaissance sont devenues un axe de recherche clé.

Les percées importantes comprennent :

• En 2010, Groth a proposé des zk-SNARKs à courtes paires non interactifs.
• 2013 Protocole Pinocchio, preuve de compression et temps de vérification
• En 2016, Groth16 a réduit la taille des preuves et amélioré l'efficacité de vérification.
• En 2017, Bulletproofs a été proposé comme une preuve courte sans configuration de confiance.
• Après la proposition des zk-STARKs en 2018, un protocole sécurisé contre les menaces quantiques.

D'autres progrès importants incluent PLONK, Halo2, etc.

Applications principales

Les zk-SNARKs sont principalement appliqués dans la protection de la vie privée et l'extensibilité.

protection de la vie privée

Les projets représentés incluent :

• Zcash : utilise des zk-SNARKs pour assurer la confidentialité des transactions
• Monero : utilise l'algorithme Bulletproofs
• Tornado Cash: un pool de mélange basé sur Ethereum

La difficulté des transactions privées est relativement faible, mais l'application réelle n'est pas à la hauteur des attentes.

mise à l'échelle

Les zk-SNARKs sont largement utilisés dans l'extension, comme Mina dans les applications de couche 1 et divers schémas de ZK-rollup des réseaux de couche 2.

Principes de base du ZK-rollup :

1. Sequencer empaquetage des transactions
2. L'agrégateur fusionne les transactions et génère une preuve
3. Soumettez la preuve à un réseau de couche pour vérification et mise à jour de l'état.

Les projets ZK-rollup majeurs incluent StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, etc. La voie technologique consiste principalement à choisir entre SNARK et STARK, ainsi qu'à déterminer le degré de compatibilité avec l'EVM.

Principe de base

Prenons l'exemple des zk-SNARKs, les étapes de leur mise en œuvre incluent:

1. Convertir le problème en circuit
2. Conversion de circuit en forme R1CS
3. Conversion de R1CS en forme QAP
4. Générer des paramètres de configuration de confiance
5. Générer et vérifier zk-SNARKs

Les zk-SNARKs doivent satisfaire aux trois caractéristiques suivantes : intégrité, fiabilité et zéro connaissance.

Dans l'ensemble, la technologie des zk-SNARKs se développe rapidement et montre un énorme potentiel en matière de confidentialité et d'évolutivité. Elle est prometteuse pour une large application dans de nombreux domaines à l'avenir.