Desarrollo y perspectivas de aplicación de la tecnología de zk-SNARKs
Una, el desarrollo histórico de zk-SNARKs
El sistema moderno de zk-SNARKs se originó en el trabajo pionero de Goldwasser, Micali y Rackoff en 1985. Este documento explora la cantidad de conocimiento que se necesita intercambiar para probar la validez de una afirmación a través de múltiples interacciones en un sistema interactivo. Si se puede lograr un intercambio de conocimiento cero, se llama zk-SNARK. Los primeros sistemas de zk-SNARKs tenían deficiencias en términos de eficiencia y practicidad, y se mantenían principalmente en un nivel teórico.
En la última década, la tecnología de zk-SNARKs ha experimentado un desarrollo floreciente, convirtiéndose en una dirección importante en el campo de la criptografía. Entre ellas, el desarrollo de protocolos de zk-SNARKs generales, no interactivos y con un tamaño de prueba limitado es una de las direcciones clave de exploración. El desafío central de zk-SNARKs radica en equilibrar la velocidad de prueba, la velocidad de verificación y el tamaño de la prueba.
El artículo de Groth de 2010 estableció la base teórica de zk-SNARKs, un importante avance en el campo de las pruebas de conocimiento cero. En 2015, el proyecto Zcash aplicó pruebas de conocimiento cero a la protección de la privacidad de las transacciones, iniciando una nueva fase de aplicaciones amplias. Desde entonces, han surgido importantes logros como Pinocchio, Groth16, Bulletproofs y zk-STARKs, impulsando el rápido progreso de la tecnología de pruebas de conocimiento cero.
II. Principales aplicaciones de zk-SNARKs
Las dos áreas de aplicación más amplias de zk-SNARKs en la actualidad son la protección de la privacidad y la escalabilidad.
En términos de protección de la privacidad, proyectos como Zcash y Monero fueron los primeros en aplicar zk-SNARKs en transacciones privadas. Zcash utiliza zk-SNARKs para lograr la privacidad de las transacciones, pero presenta algunas limitaciones. Tornado Cash, basado en la red de Ethereum, ha construido un esquema de mezcla de monedas más general utilizando tecnología zk-SNARK.
En términos de escalabilidad, la tecnología de zk-SNARKs se utiliza ampliamente en soluciones de escalado de Layer 2. ZK Rollup logra un cálculo fuera de la cadena eficiente y una verificación en la cadena al combinar un gran número de transacciones y generar zk-SNARKs. Actualmente, los proyectos de ZK Rollup más destacados incluyen StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, entre otros, cada uno con características únicas en su enfoque técnico y compatibilidad con EVM.
Las ventajas de ZK Rollup son bajos costos, rápida finalización y protección de la privacidad, pero también enfrenta desafíos como la gran cantidad de cálculo y la seguridad. La compatibilidad con EVM es clave para el desarrollo de ZK Rollup, y la industria está explorando soluciones que equilibren la amigabilidad con ZK y la compatibilidad con EVM.
Tres, el principio básico de ZK-SNARKs
ZK-SNARK (Argumento de Conocimiento No Interactivo y Sucinto de Conocimiento ) es un sistema de prueba de conocimiento cero ampliamente utilizado, que posee las características de conocimiento cero, concisión y no interactividad.
Los principios básicos de implementación de zk-SNARKs incluyen los siguientes pasos:
Convertir el problema en una representación de circuito
Convertir el circuito a la forma R1CS ( del Sistema de Restricciones de Rango 1 )
Convertir R1CS a QAP (Programa Aritmético Cuadrático)
Establecer configuraciones de confianza, generar claves de prueba y claves de verificación
Generar zk-SNARKs y realizar la verificación
ZK-SNARKs a través de los pasos anteriores, logra la generación y verificación eficiente de pruebas de conocimiento cero. Esta tecnología brinda un apoyo importante para aplicaciones de blockchain en protección de la privacidad, escalabilidad, entre otros.
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zk-SNARKs tecnología: de la ruptura teórica a la aplicación de privacidad y escalabilidad
Desarrollo y perspectivas de aplicación de la tecnología de zk-SNARKs
Una, el desarrollo histórico de zk-SNARKs
El sistema moderno de zk-SNARKs se originó en el trabajo pionero de Goldwasser, Micali y Rackoff en 1985. Este documento explora la cantidad de conocimiento que se necesita intercambiar para probar la validez de una afirmación a través de múltiples interacciones en un sistema interactivo. Si se puede lograr un intercambio de conocimiento cero, se llama zk-SNARK. Los primeros sistemas de zk-SNARKs tenían deficiencias en términos de eficiencia y practicidad, y se mantenían principalmente en un nivel teórico.
En la última década, la tecnología de zk-SNARKs ha experimentado un desarrollo floreciente, convirtiéndose en una dirección importante en el campo de la criptografía. Entre ellas, el desarrollo de protocolos de zk-SNARKs generales, no interactivos y con un tamaño de prueba limitado es una de las direcciones clave de exploración. El desafío central de zk-SNARKs radica en equilibrar la velocidad de prueba, la velocidad de verificación y el tamaño de la prueba.
El artículo de Groth de 2010 estableció la base teórica de zk-SNARKs, un importante avance en el campo de las pruebas de conocimiento cero. En 2015, el proyecto Zcash aplicó pruebas de conocimiento cero a la protección de la privacidad de las transacciones, iniciando una nueva fase de aplicaciones amplias. Desde entonces, han surgido importantes logros como Pinocchio, Groth16, Bulletproofs y zk-STARKs, impulsando el rápido progreso de la tecnología de pruebas de conocimiento cero.
II. Principales aplicaciones de zk-SNARKs
Las dos áreas de aplicación más amplias de zk-SNARKs en la actualidad son la protección de la privacidad y la escalabilidad.
En términos de protección de la privacidad, proyectos como Zcash y Monero fueron los primeros en aplicar zk-SNARKs en transacciones privadas. Zcash utiliza zk-SNARKs para lograr la privacidad de las transacciones, pero presenta algunas limitaciones. Tornado Cash, basado en la red de Ethereum, ha construido un esquema de mezcla de monedas más general utilizando tecnología zk-SNARK.
En términos de escalabilidad, la tecnología de zk-SNARKs se utiliza ampliamente en soluciones de escalado de Layer 2. ZK Rollup logra un cálculo fuera de la cadena eficiente y una verificación en la cadena al combinar un gran número de transacciones y generar zk-SNARKs. Actualmente, los proyectos de ZK Rollup más destacados incluyen StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, entre otros, cada uno con características únicas en su enfoque técnico y compatibilidad con EVM.
Las ventajas de ZK Rollup son bajos costos, rápida finalización y protección de la privacidad, pero también enfrenta desafíos como la gran cantidad de cálculo y la seguridad. La compatibilidad con EVM es clave para el desarrollo de ZK Rollup, y la industria está explorando soluciones que equilibren la amigabilidad con ZK y la compatibilidad con EVM.
Tres, el principio básico de ZK-SNARKs
ZK-SNARK (Argumento de Conocimiento No Interactivo y Sucinto de Conocimiento ) es un sistema de prueba de conocimiento cero ampliamente utilizado, que posee las características de conocimiento cero, concisión y no interactividad.
Los principios básicos de implementación de zk-SNARKs incluyen los siguientes pasos:
ZK-SNARKs a través de los pasos anteriores, logra la generación y verificación eficiente de pruebas de conocimiento cero. Esta tecnología brinda un apoyo importante para aplicaciones de blockchain en protección de la privacidad, escalabilidad, entre otros.