zk-SNARKs tecnologia desenvolvimento e aplicação resumo

Evolução Histórica

O sistema de provas de conhecimento zero tem origem no artigo pioneiro de Goldwasser, Micali e Rackoff de 1985. Este artigo explora a possibilidade de provar a veracidade de uma declaração através da troca de conhecimento mínimo em sistemas interativos. Os primeiros sistemas de provas de conhecimento zero eram ineficientes e pouco práticos, permanecendo apenas em um nível teórico. Na última década, com a ascensão da criptografia no campo das criptomoedas, as provas de conhecimento zero tornaram-se uma direção de pesquisa crucial.

Importantes avanços incluem:

• Em 2010, Groth propôs zk-SNARKs com pares curtos não interativos.
• 2013 Pinocchio Protocols, prova de compressão e tempo de verificação
• Em 2016, o Groth16 simplificou o tamanho da prova e melhorou a eficiência da verificação
• Em 2017, foram propostos Bulletproofs, que não necessitam de configuração confiável para provas curtas.
• Após a proposta do zk-STARKs em 2018, protocolos seguros contra quantum.

Outros desenvolvimentos importantes incluem PLONK, Halo2, entre outros.

Principais Aplicações

zk-SNARKs são aplicados principalmente em dois aspectos: proteção de privacidade e escalabilidade.

proteção da privacidade

Representação de projetos inclui:

• Zcash: utiliza zk-SNARKs para garantir a privacidade das transações
• Monero: utiliza o algoritmo Bulletproofs
• Tornado Cash: pool de mistura baseado em Ethereum

A dificuldade das transações privadas é relativamente baixa, mas a aplicação prática não correspondeu às expectativas.

escalabilidade

zk-SNARKs é amplamente utilizado em escalabilidade, como no aplicativo de rede de camada 1 do Mina, bem como em várias soluções de ZK-rollup de redes de camada 2.

Princípio básico do ZK-rollup:

1. Sequencer empacota transações
2. O Agregador combina transações e gera provas
3. Submeter a prova a uma rede de camada para verificação e atualização de estado

Os principais projetos de ZK-rollup incluem StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, entre outros. A rota técnica principal é a escolha entre SNARK e STARK, bem como o nível de compatibilidade com EVM.

Princípios Básicos

Usando zk-SNARKs como exemplo, os passos de implementação incluem:

1. Converter a questão em circuito
2. Circuito convertido para a forma R1CS
3. Conversão de R1CS para a forma QAP
4. Gerar parâmetros de configuração confiáveis
5. Gerar e verificar zk-SNARKs

zk-SNARKs devem atender às três características de integridade, confiabilidade e zero conhecimento.

Em geral, a tecnologia zk-SNARKs está se desenvolvendo rapidamente, mostrando um grande potencial em privacidade e escalabilidade. Espera-se que no futuro seja amplamente aplicada em mais áreas.