Sự phát triển của công nghệ zk-SNARK và triển vọng ứng dụng
Một, sự phát triển của zk-SNARK
Hệ thống chứng minh không biết (zk-SNARK) hiện đại bắt nguồn từ bài báo mang tính đột phá của Goldwasser, Micali và Rackoff năm 1985. Bài báo này khám phá lượng kiến thức cần trao đổi để chứng minh tính đúng đắn của một tuyên bố trong hệ thống tương tác thông qua nhiều vòng tương tác. Nếu có thể thực hiện trao đổi không biết, thì được gọi là chứng minh không biết. Các hệ thống chứng minh không biết sớm hơn gặp phải những thiếu sót về hiệu suất và tính thực tiễn, chủ yếu chỉ dừng lại ở cấp độ lý thuyết.
Trong mười năm qua, công nghệ zk-SNARK đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một hướng quan trọng trong lĩnh vực mật mã. Trong đó, phát triển các giao thức zk-SNARK chung, phi tương tác và có kích thước chứng nhận hạn chế là một trong những hướng khám phá chính. Thách thức cốt lõi của zk-SNARK là cân bằng giữa tốc độ chứng nhận, tốc độ xác minh và kích thước chứng nhận.
Bài báo của Groth vào năm 2010 đã đặt nền tảng lý thuyết cho zk-SNARK, là một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực chứng minh không kiến thức. Dự án Zcash vào năm 2015 đã áp dụng chứng minh không kiến thức cho việc bảo vệ quyền riêng tư trong giao dịch, mở ra một giai đoạn ứng dụng rộng rãi mới. Sau đó, các thành tựu quan trọng như Pinocchio, Groth16, Bulletproofs, zk-STARKs đã lần lượt ra đời, thúc đẩy sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ chứng minh không kiến thức.
Hai, ứng dụng chính của zk-SNARK
zk-SNARK hiện đang được áp dụng rộng rãi nhất trong hai lĩnh vực là bảo vệ quyền riêng tư và mở rộng quy mô.
Về mặt bảo vệ quyền riêng tư, các dự án như Zcash, Monero đã tiên phong ứng dụng zk-SNARK vào giao dịch riêng tư. Zcash sử dụng zk-SNARKs để thực hiện quyền riêng tư giao dịch, nhưng vẫn còn một số hạn chế. Tornado Cash dựa trên mạng Ethereum, sử dụng công nghệ zk-SNARK để xây dựng một giải pháp bể trộn tiền tệ tổng quát hơn.
Trong việc mở rộng, công nghệ zk-SNARK được ứng dụng rộng rãi trong các giải pháp mở rộng Layer 2. ZK Rollup thông qua việc hợp nhất một lượng lớn giao dịch và tạo ra zk-SNARK, đã đạt được tính toán ngoài chuỗi hiệu quả và xác minh trên chuỗi. Hiện tại, các dự án ZK Rollup chính thống bao gồm StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, mỗi dự án đều có những đặc điểm riêng về công nghệ và khả năng tương thích EVM.
Lợi ích của ZK Rollup nằm ở mức phí thấp, độ hoàn tất nhanh và bảo vệ quyền riêng tư, nhưng cũng phải đối mặt với thách thức về khối lượng tính toán lớn và an ninh. Tính tương thích EVM là chìa khóa cho sự phát triển của ZK Rollup, ngành công nghiệp đang khám phá các giải pháp vừa thân thiện với ZK vừa tương thích với EVM.
Ba, Nguyên lý cơ bản của zk-SNARK
ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) là một hệ thống chứng minh không biết phổ biến, có các đặc điểm như không biết, ngắn gọn, không tương tác.
Nguyên tắc triển khai cơ bản của ZK-SNARK bao gồm các bước sau:
Chuyển đổi vấn đề thành biểu diễn mạch
Chuyển đổi mạch thành R1CS ( Rank-1 Constraint System ) dạng
Chuyển R1CS thành dạng QAP (Chương trình số học bậc hai )
Thiết lập cài đặt đáng tin cậy, tạo khóa chứng minh và khóa xác minh
Tạo zk-SNARK và thực hiện xác minh
ZK-SNARK thông qua các bước trên, thực hiện việc tạo ra và xác minh chứng minh không biết hiệu quả. Công nghệ này cung cấp hỗ trợ quan trọng cho các ứng dụng blockchain về bảo vệ quyền riêng tư, khả năng mở rộng, v.v.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Công nghệ zk-SNARK: Từ đột phá lý thuyết đến ứng dụng về quyền riêng tư và mở rộng
Sự phát triển của công nghệ zk-SNARK và triển vọng ứng dụng
Một, sự phát triển của zk-SNARK
Hệ thống chứng minh không biết (zk-SNARK) hiện đại bắt nguồn từ bài báo mang tính đột phá của Goldwasser, Micali và Rackoff năm 1985. Bài báo này khám phá lượng kiến thức cần trao đổi để chứng minh tính đúng đắn của một tuyên bố trong hệ thống tương tác thông qua nhiều vòng tương tác. Nếu có thể thực hiện trao đổi không biết, thì được gọi là chứng minh không biết. Các hệ thống chứng minh không biết sớm hơn gặp phải những thiếu sót về hiệu suất và tính thực tiễn, chủ yếu chỉ dừng lại ở cấp độ lý thuyết.
Trong mười năm qua, công nghệ zk-SNARK đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một hướng quan trọng trong lĩnh vực mật mã. Trong đó, phát triển các giao thức zk-SNARK chung, phi tương tác và có kích thước chứng nhận hạn chế là một trong những hướng khám phá chính. Thách thức cốt lõi của zk-SNARK là cân bằng giữa tốc độ chứng nhận, tốc độ xác minh và kích thước chứng nhận.
Bài báo của Groth vào năm 2010 đã đặt nền tảng lý thuyết cho zk-SNARK, là một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực chứng minh không kiến thức. Dự án Zcash vào năm 2015 đã áp dụng chứng minh không kiến thức cho việc bảo vệ quyền riêng tư trong giao dịch, mở ra một giai đoạn ứng dụng rộng rãi mới. Sau đó, các thành tựu quan trọng như Pinocchio, Groth16, Bulletproofs, zk-STARKs đã lần lượt ra đời, thúc đẩy sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ chứng minh không kiến thức.
Hai, ứng dụng chính của zk-SNARK
zk-SNARK hiện đang được áp dụng rộng rãi nhất trong hai lĩnh vực là bảo vệ quyền riêng tư và mở rộng quy mô.
Về mặt bảo vệ quyền riêng tư, các dự án như Zcash, Monero đã tiên phong ứng dụng zk-SNARK vào giao dịch riêng tư. Zcash sử dụng zk-SNARKs để thực hiện quyền riêng tư giao dịch, nhưng vẫn còn một số hạn chế. Tornado Cash dựa trên mạng Ethereum, sử dụng công nghệ zk-SNARK để xây dựng một giải pháp bể trộn tiền tệ tổng quát hơn.
Trong việc mở rộng, công nghệ zk-SNARK được ứng dụng rộng rãi trong các giải pháp mở rộng Layer 2. ZK Rollup thông qua việc hợp nhất một lượng lớn giao dịch và tạo ra zk-SNARK, đã đạt được tính toán ngoài chuỗi hiệu quả và xác minh trên chuỗi. Hiện tại, các dự án ZK Rollup chính thống bao gồm StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, mỗi dự án đều có những đặc điểm riêng về công nghệ và khả năng tương thích EVM.
Lợi ích của ZK Rollup nằm ở mức phí thấp, độ hoàn tất nhanh và bảo vệ quyền riêng tư, nhưng cũng phải đối mặt với thách thức về khối lượng tính toán lớn và an ninh. Tính tương thích EVM là chìa khóa cho sự phát triển của ZK Rollup, ngành công nghiệp đang khám phá các giải pháp vừa thân thiện với ZK vừa tương thích với EVM.
Ba, Nguyên lý cơ bản của zk-SNARK
ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) là một hệ thống chứng minh không biết phổ biến, có các đặc điểm như không biết, ngắn gọn, không tương tác.
Nguyên tắc triển khai cơ bản của ZK-SNARK bao gồm các bước sau:
ZK-SNARK thông qua các bước trên, thực hiện việc tạo ra và xác minh chứng minh không biết hiệu quả. Công nghệ này cung cấp hỗ trợ quan trọng cho các ứng dụng blockchain về bảo vệ quyền riêng tư, khả năng mở rộng, v.v.