Développement de la technologie des zk-SNARKs et perspectives d'application
I. L'histoire du développement des zk-SNARKs
Le système moderne des zk-SNARKs a ses origines dans le papier fondamental de Goldwasser, Micali et Rackoff publié en 1985. Ce document explore la quantité de connaissances à échanger nécessaire pour prouver la véracité d'une déclaration par le biais de multiples interactions dans un système interactif. Si un échange de connaissances peut être réalisé, il est alors appelé zk-SNARK. Les premiers systèmes de zk-SNARKs avaient des lacunes en termes d'efficacité et de praticité, restant principalement au niveau théorique.
Au cours des dix dernières années, la technologie des zk-SNARKs a connu un développement florissant, devenant une direction importante dans le domaine de la cryptographie. Parmi celles-ci, le développement de protocoles de zk-SNARKs généraux, non interactifs et à taille de preuve limitée est l'une des directions clés d'exploration. Le défi central des zk-SNARKs réside dans l'équilibre entre la vitesse de preuve, la vitesse de vérification et la taille de la preuve.
En 2010, le papier de Groth a établi les bases théoriques des zk-SNARKs, représentant une avancée importante dans le domaine des preuves à divulgation nulle de connaissance. En 2015, le projet Zcash a appliqué les preuves à divulgation nulle de connaissance à la protection de la vie privée des transactions, ouvrant une nouvelle phase d'application étendue. Par la suite, des résultats importants tels que Pinocchio, Groth16, Bulletproofs et zk-STARKs ont vu le jour, propulsant les progrès rapides de la technologie des preuves à divulgation nulle de connaissance.
II. Principales applications des zk-SNARKs
Les deux domaines d'application les plus répandus des zk-SNARKs sont la protection de la vie privée et l'extensibilité.
En matière de protection de la vie privée, des projets comme Zcash et Monero ont été les premiers à appliquer les zk-SNARKs aux transactions privées. Zcash utilise les zk-SNARKs pour assurer la confidentialité des transactions, mais présente certaines limites. Tornado Cash, basé sur le réseau Ethereum, a construit une solution de pool de mélange plus générale en utilisant la technologie zk-SNARK.
En matière d'évolutivité, la technologie des zk-SNARKs est largement utilisée dans les solutions d'évolutivité Layer 2. Les ZK Rollups permettent de regrouper un grand nombre de transactions et de générer des zk-SNARKs, ce qui permet un calcul hors chaîne efficace et une vérification sur chaîne. Actuellement, les projets ZK Rollup les plus populaires incluent StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, chacun ayant ses propres caractéristiques en termes de feuille de route technique et de compatibilité EVM.
Les avantages des ZK Rollups résident dans des frais bas, une finalité rapide et une protection de la vie privée, mais ils font également face à des défis tels qu'une grande charge de calcul et la sécurité. La compatibilité EVM est essentielle pour le développement des ZK Rollups, et l'industrie explore des solutions qui conciliant la convivialité des ZK et la compatibilité EVM.
Trois, les principes de base des zk-SNARKs
ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) est un système de preuve à connaissance nulle largement utilisé, avec des caractéristiques de connaissance nulle, de concision et de non-interaction.
Les principes de base de l'implémentation de zk-SNARKs comprennent les étapes suivantes :
Convertir le problème en représentation de circuit
Convertir le circuit en R1CS ( Rank-1 Constraint System )
Convertir R1CS en QAP (Programme Arithmétique Quadratique)
Établir des configurations de confiance, générer des clés de preuve et des clés de vérification
Générer des zk-SNARKs et procéder à la vérification
Les zk-SNARKs permettent, grâce aux étapes ci-dessus, de générer et de vérifier efficacement des preuves à connaissance nulle. Cette technologie fournit un soutien important aux applications blockchain en matière de protection de la vie privée et d'évolutivité.
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zk-SNARKs : des percées théoriques aux applications de confidentialité et d'évolutivité
Développement de la technologie des zk-SNARKs et perspectives d'application
I. L'histoire du développement des zk-SNARKs
Le système moderne des zk-SNARKs a ses origines dans le papier fondamental de Goldwasser, Micali et Rackoff publié en 1985. Ce document explore la quantité de connaissances à échanger nécessaire pour prouver la véracité d'une déclaration par le biais de multiples interactions dans un système interactif. Si un échange de connaissances peut être réalisé, il est alors appelé zk-SNARK. Les premiers systèmes de zk-SNARKs avaient des lacunes en termes d'efficacité et de praticité, restant principalement au niveau théorique.
Au cours des dix dernières années, la technologie des zk-SNARKs a connu un développement florissant, devenant une direction importante dans le domaine de la cryptographie. Parmi celles-ci, le développement de protocoles de zk-SNARKs généraux, non interactifs et à taille de preuve limitée est l'une des directions clés d'exploration. Le défi central des zk-SNARKs réside dans l'équilibre entre la vitesse de preuve, la vitesse de vérification et la taille de la preuve.
En 2010, le papier de Groth a établi les bases théoriques des zk-SNARKs, représentant une avancée importante dans le domaine des preuves à divulgation nulle de connaissance. En 2015, le projet Zcash a appliqué les preuves à divulgation nulle de connaissance à la protection de la vie privée des transactions, ouvrant une nouvelle phase d'application étendue. Par la suite, des résultats importants tels que Pinocchio, Groth16, Bulletproofs et zk-STARKs ont vu le jour, propulsant les progrès rapides de la technologie des preuves à divulgation nulle de connaissance.
II. Principales applications des zk-SNARKs
Les deux domaines d'application les plus répandus des zk-SNARKs sont la protection de la vie privée et l'extensibilité.
En matière de protection de la vie privée, des projets comme Zcash et Monero ont été les premiers à appliquer les zk-SNARKs aux transactions privées. Zcash utilise les zk-SNARKs pour assurer la confidentialité des transactions, mais présente certaines limites. Tornado Cash, basé sur le réseau Ethereum, a construit une solution de pool de mélange plus générale en utilisant la technologie zk-SNARK.
En matière d'évolutivité, la technologie des zk-SNARKs est largement utilisée dans les solutions d'évolutivité Layer 2. Les ZK Rollups permettent de regrouper un grand nombre de transactions et de générer des zk-SNARKs, ce qui permet un calcul hors chaîne efficace et une vérification sur chaîne. Actuellement, les projets ZK Rollup les plus populaires incluent StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, chacun ayant ses propres caractéristiques en termes de feuille de route technique et de compatibilité EVM.
Les avantages des ZK Rollups résident dans des frais bas, une finalité rapide et une protection de la vie privée, mais ils font également face à des défis tels qu'une grande charge de calcul et la sécurité. La compatibilité EVM est essentielle pour le développement des ZK Rollups, et l'industrie explore des solutions qui conciliant la convivialité des ZK et la compatibilité EVM.
Trois, les principes de base des zk-SNARKs
ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) est un système de preuve à connaissance nulle largement utilisé, avec des caractéristiques de connaissance nulle, de concision et de non-interaction.
Les principes de base de l'implémentation de zk-SNARKs comprennent les étapes suivantes :
Les zk-SNARKs permettent, grâce aux étapes ci-dessus, de générer et de vérifier efficacement des preuves à connaissance nulle. Cette technologie fournit un soutien important aux applications blockchain en matière de protection de la vie privée et d'évolutivité.