Tổng quan về sự phát triển và ứng dụng của công nghệ zk-SNARK

Lịch sử phát triển

Hệ thống chứng minh không biết bắt nguồn từ bài báo tiên phong của Goldwasser, Micali và Rackoff vào năm 1985. Bài báo thảo luận về khả năng chứng minh tính đúng đắn của tuyên bố thông qua việc trao đổi kiến thức tối thiểu trong các hệ thống tương tác. Các hệ thống chứng minh không biết ban đầu có hiệu suất và tính thực tiễn không đủ, chỉ dừng lại ở mức độ lý thuyết. Trong mười năm qua,随着 sự trỗi dậy của mật mã trong lĩnh vực tiền điện tử, chứng minh không biết trở thành một hướng nghiên cứu quan trọng.

Những bước đột phá quan trọng bao gồm:

• Năm 2010, Groth đã đề xuất chứng minh không kiến thức phi giao tiếp ngắn bằng cách ghép cặp.
• Thời gian chứng minh và xác minh nén của giao thức Pinocchio năm 2013
• Năm 2016, Groth16 đã giảm kích thước chứng minh và nâng cao hiệu quả xác minh.
• Năm 2017, Bulletproofs được đề xuất là chứng minh ngắn không cần thiết lập tin cậy.
• Sau khi zk-STARKs được đề xuất vào năm 2018, giao thức an toàn sau lượng tử

Các tiến bộ quan trọng khác bao gồm PLONK, Halo2, v.v.

Ứng dụng chính

zk-SNARK chủ yếu được áp dụng trong hai lĩnh vực bảo vệ quyền riêng tư và mở rộng.

Bảo vệ quyền riêng tư

Đại diện cho các dự án bao gồm:

• Zcash: Sử dụng zk-SNARKs để thực hiện quyền riêng tư giao dịch
• Monero: sử dụng thuật toán Bulletproofs
• Tornado Cash: Hồ bơi trộn dựa trên Ethereum

Giao dịch riêng tư có độ khó tương đối thấp, nhưng ứng dụng thực tế chưa đạt như mong đợi.

mở rộng

zk-SNARK được ứng dụng rộng rãi trong việc mở rộng, chẳng hạn như Mina trong ứng dụng mạng lớp một, cũng như các giải pháp ZK-rollup của nhiều mạng lớp hai khác.

Nguyên lý cơ bản của ZK-rollup:

1. Sequencer đóng gói giao dịch
2. Aggregator hợp nhất giao dịch và sinh chứng minh
3. Gửi chứng minh đến mạng lớp để xác thực và cập nhật trạng thái

Các dự án ZK-rollup chính bao gồm StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, v.v. Đường đi công nghệ chủ yếu lựa chọn giữa SNARK và STARK, cũng như mức độ tương thích với EVM.

Nguyên lý cơ bản

Lấy zk-SNARK làm ví dụ, các bước thực hiện bao gồm:

1. Chuyển đổi vấn đề thành mạch điện
2. Chuyển đổi mạch thành dạng R1CS
3. Chuyển đổi R1CS sang dạng QAP
4. Tạo tham số thiết lập đáng tin cậy
5. Tạo và xác minh zk-SNARK

zk-SNARK cần phải đáp ứng ba đặc tính: toàn vẹn, tin cậy và không có kiến thức.

Nói chung, công nghệ zk-SNARK phát triển nhanh chóng, thể hiện tiềm năng lớn trong việc bảo mật và mở rộng. Trong tương lai, có hy vọng sẽ được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.