نظرة عامة على تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين
ملخص
الـzk-SNARKs(ZKP) كأحد الابتكارات الرئيسية في مجال البلوكتشين، حظيت باهتمام واسع من الأوساط الأكاديمية والصناعية في السنوات الأخيرة. تستعرض هذه المقالة بشكل منهجي تطور تقنية الـZKP على مدى الأربعين عامًا الماضية، مع التركيز على تحليل تقنية الـZKP المستندة إلى الدوائر، بما في ذلك تصميم وتحسين نماذج مثل الـzkSNARK والـPLONK. في ما يتعلق بالبيئة الحاسوبية، تقدم المقالة الـZKVM والـZKEVM، وتستكشف إمكانياتهما في تعزيز قدرة معالجة المعاملات وحماية الخصوصية. علاوة على ذلك، تناقش هذه المقالة آلية عمل الـZK Rollup كحل توسيع Layer 2 وطرق تحسينه، بالإضافة إلى أحدث التطورات مثل تسريع الأجهزة والحلول المختلطة. أخيرًا، تتطلع المقالة إلى مفاهيم جديدة مثل ZKCoprocessor وZKML وZKThreads، وتحلل آفاق تطبيقها في توسيع البلوكتشين، والتشغيل المتداخل، وحماية الخصوصية. من خلال التحليل الشامل لهذه التقنيات والاتجاهات، توفر هذه المقالة منظورًا منهجيًا لفهم وتطبيق تقنية الـZKP، وتظهر إمكانياتها الكبيرة في تعزيز كفاءة وأمان أنظمة البلوكتشين.
أ. أساسيات zk-SNARKs
1. ملخص
الzk-SNARKs(ZKP) تم اقتراحها لأول مرة من قبل Goldwasser وآخرين في عام 1985، وهي نظام إثبات تفاعلي يسمح للمدعي بإثبات صحة اقتراح ما للمتحقق دون الحاجة إلى الكشف عن أي معلومات إضافية. تتمتع ZKP بثلاث ميزات أساسية: الكمال، والموثوقية، وخصوصية المعرفة.
2. أمثلة على براهين المعرفة الصفرية
فيما يلي مثال على إثبات المعرفة الصفرية (ZKP) للتحقق مما إذا كان لدى المدقق رقم سري معين، ويتضمن ثلاث مراحل: الإعداد، التحدي، والاستجابة.
مرحلة الإعداد: يختار المُثبت الأعداد الأولية الكبيرة p و q، ويحسب N = p * q، v = s^2 mod N، ويختار r عشوائيًا لحساب x = r^2 mod N.
مرحلة التحدي: يختار المدقق عشوائيًا موقعًا a(0 أو 1) كتحدي.
مرحلة الاستجابة: يقوم المُثبت بحساب الاستجابة g بناءً على قيمة a. يتحقق المُحقق من صحة الإثبات عن طريق التحقق مما إذا كان g^2 mod N يساوي x * v^a mod N.
من خلال التفاعل المتعدد، يمكن أن تثبت هذه الخطة أنه يمكن للمدعي أن يمتلك الرقم دون الكشف عن الرقم السري s.
٢. إثبات المعرفة الصفرية غير التفاعلي
1. الخلفية
تتطلب ZKP التقليدية عادةً تفاعلات متعددة، وهو ما لا يعتبر عمليًا في بعض سيناريوهات التطبيقات. قدمت برهان المعرفة الصفرية غير التفاعلي (NIZK) لحل هذه المشكلة.
2. طرح NIZK
اقترح بلوم وآخرون مفهوم NIZK لأول مرة في عام 1988، وأثبتوا أنه يمكن إكمال المصادقة دون الحاجة إلى تفاعلات متعددة. تنقسم NIZK إلى ثلاث مراحل: الإعداد، والحساب، والتحقق، ويتم تحقيقها من خلال سلسلة مرجعية مشتركة (CRS).
3. تحويل فيات-شامير
تحويل فيات-شامير هو طريقة لتحويل ZKP التفاعلي إلى غير تفاعلي، من خلال إدخال دالة هاش لتقليل عدد التفاعلات.
4. دراسات مهمة أخرى
اقترح Groth وآخرون خطة NIZK قائمة على مشكلة اللوغاريتمات المنفصلة والمطابقات ثنائية الخطوط، والتي تحقق الكمال التام وخصائص عدم المعرفة. اقترح Kalai وآخرون طريقة NIZK قائمة على "إثبات الأشخاص العاديين"، والتي تناسب مجموعة واسعة من المشكلات.
٣. إثبات المعرفة الصفرية المستند إلى الدائرة
1. الخلفية
نظام ZKP القائم على الدوائر يركز على استخدام الدوائر ( والتي عادة ما تكون دوائر حسابية أو دوائر بوليانية ) للتعبير عن والتحقق من عملية الحساب.
2. المفاهيم الأساسية وخصائص نموذج الدائرة
نموذج الدائرة يحول عملية الحساب إلى سلسلة من البوابات والأسلاك، بما في ذلك نوعين رئيسيين: الدوائر الحسابية والدوائر المنطقية.
3. zk-SNARKs في تصميم الدوائر والتطبيقات
تشمل عملية تصميم الدائرة تمثيل المشكلة، تحسين الدائرة، التحويل إلى تمثيل متعدد الحدود، إنشاء سلسلة مرجعية عامة (CRS) وكذلك توليد وإثبات التحقق.
4. العيوب والتحديات المحتملة
التحديات الرئيسية تشمل تعقيد الدوائر وحجمها، وصعوبة التحسين، وملاءمة المهام الحسابية المحددة، وصعوبة تنفيذ خوارزميات التشفير، واستهلاك الموارد.
أربعة، zk-SNARKs نموذج
1. نماذج الخوارزميات الشائعة
تشمل بشكل رئيسي zk-SNARKs، نموذج Ben-Sasson، نموذج Pinocchio، نموذج Bulletproofs ونموذج Ligero.
2. الحل القائم على PCP الخطي ومشكلة اللوغاريتمات المنفصلة
بما في ذلك نموذج Groth16، نموذج Sonic، نموذج PLONK، نموذج Marlin وغيرها.
3.方案 القائمة على إثبات الأشخاص العاديين
بما في ذلك نموذج Hyrax ونموذج Libra ونموذج Spartan وغيرها.
4. إثبات قابل للتحقق بناءً على الاحتمالات (PCP) من zk-SNARKs
بما في ذلك نموذج STARK، ونموذج Aurora، ونموذج Succinct Aurora، ونموذج Fractal وغيرها.
خمسة، نظرة عامة على الآلة الافتراضية ذات المعرفة الصفرية وتطورها
1. تصنيف ZKVM الحالي
تنقسم أساسًا إلى ZKVM الرئيسية مثل RISCZero وPolygonMiden( وZKVM المعادل لـ EVM مثل مشاريع zkEVM) وZKVM المحسنة باستخدام إثباتات المعرفة الصفرية مثل Cairo-VM وValida(.
) 2. نمط الواجهة الأمامية والخلفية
عادة ما ينقسم نظام zk-SNARKs إلى قسمين: الجزء الأمامي ( لبناء الدوائر ) والجزء الخلفي ### لإنشاء والتحقق من الإثباتات (.
) 3. مزايا وعيوب نمط ZKVM
تشمل المزايا استخدام ISA الحالي، ودعم دائرة واحدة لبرامج متعددة، إلخ؛ تشمل العيوب التكاليف الناجمة عن العمومية، وارتفاع تكاليف التشغيل، وارتفاع تكاليف الإثبات، إلخ.
٦. نظرة عامة على وتطور zk-SNARKs في آلة الإيثيريوم الافتراضية
( 1. كيفية عمل ZKEVM
ZKEVM يقوم بتحويل مجموعة تعليمات EVM إلى نظام ZK للتنفيذ، حيث يجب توفير دليل لكل تعليمات، بما في ذلك دليل الحالة ودليل صحة التنفيذ.
) 2. عملية تنفيذ ZKEVM
تتضمن الخطوات الحصول على البيانات ومعالجتها وإنشاء الإثبات وإثبات الاستدعاء وتقديم الإثبات.
3. ميزات ZKEVM
تشمل الميزات الرئيسية تحسين قدرة معالجة المعاملات، حماية الخصوصية والتحقق الفعال.
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثنائية للمعرفة الصفرية وتطورها
1. آلية عمل ZK Rollup
تقلل ZK Rollup من استخدام موارد الحساب من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة وإرجاع المعاملات الموقعة النهائية إلى السلسلة.
2. عيوب ZK Rollup والتحسينات
العيب الرئيسي هو التكلفة العالية للحساب. تشمل الحلول الأمثل تحسين حسابات خوارزمية التشفير، دمج Optimistic و ZK Rollup، تطوير ZK EVM مخصص، بالإضافة إلى تحسينات الأجهزة.
ثامناً، اتجاهات تطوير zk-SNARKs في المستقبل
1. تسريع تطوير بيئة الحوسبة
بما في ذلك تطوير تقنيات ZK-ASIC و ZKCoprocessor.
2. تطوير وطرح zk-SNARKs
البلوكتشين ### ZKML ### هو مجال ناشئ يطبق تقنية zk-SNARKs في تعلم الآلة.
3. تطور تقنيات توسيع zk-SNARKs
تقديم وتطوير مفاهيم مثل ZKThreads و ZK Sharding.
( 4. تطوير قابلية التشغيل البيني للـ zk-SNARKs
تطور تقنيات مثل قنوات الحالة ZK وبروتوكول التشغيل البيني ZK Omnichain.
التاسع في الختام
تستعرض هذه المقالة بشكل شامل تطور تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين، وتتناول جميع الجوانب من النظرية الأساسية إلى التطبيقات العملية. من خلال تحليل أحدث التقنيات والاتجاهات التطويرية، تعرض هذه المقالة الإمكانيات الكبيرة لتقنية zk-SNARKs في تعزيز كفاءة وأمان أنظمة البلوكتشين، مما يوفر رؤية نظامية لفهم وتطبيق تقنية zk-SNARKs.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 16
أعجبني
16
6
إعادة النشر
مشاركة
تعليق
0/400
AlwaysMissingTops
· 07-18 16:45
أخبرتكم، لقد كنت في عالم العملات الرقمية منذ عشر سنوات، هل هذا جيد؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
FortuneTeller42
· 07-16 09:26
مستشار تقني، تداول العملات، ربح وخسر، يعرف قليلاً عن كل شيء. متابعة البلوكتشين منذ 8 سنوات، رائد في الفكر. I'm still learning...
التعليق التالي:
zk تزداد قوة أكثر فأكثر، لا يزال غير كافٍ~
شاهد النسخة الأصليةرد0
AirdropSweaterFan
· 07-15 17:11
يجب أن نرى zk عندما نتحدث عن البلوكشين العام~
شاهد النسخة الأصليةرد0
WhaleMinion
· 07-15 17:05
لا يزال علينا الانضمام إلى المجموعة، متى سيكون ذلك؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
CryptoPunster
· 07-15 16:55
حمقى أيضا يتناسب مع فهم هذه التقنية العميقة؟ جرب أولاً تصفير الأموال.
أحدث التقدم في تكنولوجيا zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين
نظرة عامة على تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين
ملخص
الـzk-SNARKs(ZKP) كأحد الابتكارات الرئيسية في مجال البلوكتشين، حظيت باهتمام واسع من الأوساط الأكاديمية والصناعية في السنوات الأخيرة. تستعرض هذه المقالة بشكل منهجي تطور تقنية الـZKP على مدى الأربعين عامًا الماضية، مع التركيز على تحليل تقنية الـZKP المستندة إلى الدوائر، بما في ذلك تصميم وتحسين نماذج مثل الـzkSNARK والـPLONK. في ما يتعلق بالبيئة الحاسوبية، تقدم المقالة الـZKVM والـZKEVM، وتستكشف إمكانياتهما في تعزيز قدرة معالجة المعاملات وحماية الخصوصية. علاوة على ذلك، تناقش هذه المقالة آلية عمل الـZK Rollup كحل توسيع Layer 2 وطرق تحسينه، بالإضافة إلى أحدث التطورات مثل تسريع الأجهزة والحلول المختلطة. أخيرًا، تتطلع المقالة إلى مفاهيم جديدة مثل ZKCoprocessor وZKML وZKThreads، وتحلل آفاق تطبيقها في توسيع البلوكتشين، والتشغيل المتداخل، وحماية الخصوصية. من خلال التحليل الشامل لهذه التقنيات والاتجاهات، توفر هذه المقالة منظورًا منهجيًا لفهم وتطبيق تقنية الـZKP، وتظهر إمكانياتها الكبيرة في تعزيز كفاءة وأمان أنظمة البلوكتشين.
أ. أساسيات zk-SNARKs
1. ملخص
الzk-SNARKs(ZKP) تم اقتراحها لأول مرة من قبل Goldwasser وآخرين في عام 1985، وهي نظام إثبات تفاعلي يسمح للمدعي بإثبات صحة اقتراح ما للمتحقق دون الحاجة إلى الكشف عن أي معلومات إضافية. تتمتع ZKP بثلاث ميزات أساسية: الكمال، والموثوقية، وخصوصية المعرفة.
2. أمثلة على براهين المعرفة الصفرية
فيما يلي مثال على إثبات المعرفة الصفرية (ZKP) للتحقق مما إذا كان لدى المدقق رقم سري معين، ويتضمن ثلاث مراحل: الإعداد، التحدي، والاستجابة.
مرحلة الإعداد: يختار المُثبت الأعداد الأولية الكبيرة p و q، ويحسب N = p * q، v = s^2 mod N، ويختار r عشوائيًا لحساب x = r^2 mod N.
مرحلة التحدي: يختار المدقق عشوائيًا موقعًا a(0 أو 1) كتحدي.
مرحلة الاستجابة: يقوم المُثبت بحساب الاستجابة g بناءً على قيمة a. يتحقق المُحقق من صحة الإثبات عن طريق التحقق مما إذا كان g^2 mod N يساوي x * v^a mod N.
من خلال التفاعل المتعدد، يمكن أن تثبت هذه الخطة أنه يمكن للمدعي أن يمتلك الرقم دون الكشف عن الرقم السري s.
٢. إثبات المعرفة الصفرية غير التفاعلي
1. الخلفية
تتطلب ZKP التقليدية عادةً تفاعلات متعددة، وهو ما لا يعتبر عمليًا في بعض سيناريوهات التطبيقات. قدمت برهان المعرفة الصفرية غير التفاعلي (NIZK) لحل هذه المشكلة.
2. طرح NIZK
اقترح بلوم وآخرون مفهوم NIZK لأول مرة في عام 1988، وأثبتوا أنه يمكن إكمال المصادقة دون الحاجة إلى تفاعلات متعددة. تنقسم NIZK إلى ثلاث مراحل: الإعداد، والحساب، والتحقق، ويتم تحقيقها من خلال سلسلة مرجعية مشتركة (CRS).
3. تحويل فيات-شامير
تحويل فيات-شامير هو طريقة لتحويل ZKP التفاعلي إلى غير تفاعلي، من خلال إدخال دالة هاش لتقليل عدد التفاعلات.
4. دراسات مهمة أخرى
اقترح Groth وآخرون خطة NIZK قائمة على مشكلة اللوغاريتمات المنفصلة والمطابقات ثنائية الخطوط، والتي تحقق الكمال التام وخصائص عدم المعرفة. اقترح Kalai وآخرون طريقة NIZK قائمة على "إثبات الأشخاص العاديين"، والتي تناسب مجموعة واسعة من المشكلات.
٣. إثبات المعرفة الصفرية المستند إلى الدائرة
1. الخلفية
نظام ZKP القائم على الدوائر يركز على استخدام الدوائر ( والتي عادة ما تكون دوائر حسابية أو دوائر بوليانية ) للتعبير عن والتحقق من عملية الحساب.
2. المفاهيم الأساسية وخصائص نموذج الدائرة
نموذج الدائرة يحول عملية الحساب إلى سلسلة من البوابات والأسلاك، بما في ذلك نوعين رئيسيين: الدوائر الحسابية والدوائر المنطقية.
3. zk-SNARKs في تصميم الدوائر والتطبيقات
تشمل عملية تصميم الدائرة تمثيل المشكلة، تحسين الدائرة، التحويل إلى تمثيل متعدد الحدود، إنشاء سلسلة مرجعية عامة (CRS) وكذلك توليد وإثبات التحقق.
4. العيوب والتحديات المحتملة
التحديات الرئيسية تشمل تعقيد الدوائر وحجمها، وصعوبة التحسين، وملاءمة المهام الحسابية المحددة، وصعوبة تنفيذ خوارزميات التشفير، واستهلاك الموارد.
أربعة، zk-SNARKs نموذج
1. نماذج الخوارزميات الشائعة
تشمل بشكل رئيسي zk-SNARKs، نموذج Ben-Sasson، نموذج Pinocchio، نموذج Bulletproofs ونموذج Ligero.
2. الحل القائم على PCP الخطي ومشكلة اللوغاريتمات المنفصلة
بما في ذلك نموذج Groth16، نموذج Sonic، نموذج PLONK، نموذج Marlin وغيرها.
3.方案 القائمة على إثبات الأشخاص العاديين
بما في ذلك نموذج Hyrax ونموذج Libra ونموذج Spartan وغيرها.
4. إثبات قابل للتحقق بناءً على الاحتمالات (PCP) من zk-SNARKs
بما في ذلك نموذج STARK، ونموذج Aurora، ونموذج Succinct Aurora، ونموذج Fractal وغيرها.
خمسة، نظرة عامة على الآلة الافتراضية ذات المعرفة الصفرية وتطورها
1. تصنيف ZKVM الحالي
تنقسم أساسًا إلى ZKVM الرئيسية مثل RISCZero وPolygonMiden( وZKVM المعادل لـ EVM مثل مشاريع zkEVM) وZKVM المحسنة باستخدام إثباتات المعرفة الصفرية مثل Cairo-VM وValida(.
) 2. نمط الواجهة الأمامية والخلفية
عادة ما ينقسم نظام zk-SNARKs إلى قسمين: الجزء الأمامي ( لبناء الدوائر ) والجزء الخلفي ### لإنشاء والتحقق من الإثباتات (.
) 3. مزايا وعيوب نمط ZKVM
تشمل المزايا استخدام ISA الحالي، ودعم دائرة واحدة لبرامج متعددة، إلخ؛ تشمل العيوب التكاليف الناجمة عن العمومية، وارتفاع تكاليف التشغيل، وارتفاع تكاليف الإثبات، إلخ.
٦. نظرة عامة على وتطور zk-SNARKs في آلة الإيثيريوم الافتراضية
( 1. كيفية عمل ZKEVM
ZKEVM يقوم بتحويل مجموعة تعليمات EVM إلى نظام ZK للتنفيذ، حيث يجب توفير دليل لكل تعليمات، بما في ذلك دليل الحالة ودليل صحة التنفيذ.
) 2. عملية تنفيذ ZKEVM
تتضمن الخطوات الحصول على البيانات ومعالجتها وإنشاء الإثبات وإثبات الاستدعاء وتقديم الإثبات.
3. ميزات ZKEVM
تشمل الميزات الرئيسية تحسين قدرة معالجة المعاملات، حماية الخصوصية والتحقق الفعال.
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثنائية للمعرفة الصفرية وتطورها
1. آلية عمل ZK Rollup
تقلل ZK Rollup من استخدام موارد الحساب من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة وإرجاع المعاملات الموقعة النهائية إلى السلسلة.
2. عيوب ZK Rollup والتحسينات
العيب الرئيسي هو التكلفة العالية للحساب. تشمل الحلول الأمثل تحسين حسابات خوارزمية التشفير، دمج Optimistic و ZK Rollup، تطوير ZK EVM مخصص، بالإضافة إلى تحسينات الأجهزة.
ثامناً، اتجاهات تطوير zk-SNARKs في المستقبل
1. تسريع تطوير بيئة الحوسبة
بما في ذلك تطوير تقنيات ZK-ASIC و ZKCoprocessor.
2. تطوير وطرح zk-SNARKs
البلوكتشين ### ZKML ### هو مجال ناشئ يطبق تقنية zk-SNARKs في تعلم الآلة.
3. تطور تقنيات توسيع zk-SNARKs
تقديم وتطوير مفاهيم مثل ZKThreads و ZK Sharding.
( 4. تطوير قابلية التشغيل البيني للـ zk-SNARKs
تطور تقنيات مثل قنوات الحالة ZK وبروتوكول التشغيل البيني ZK Omnichain.
التاسع في الختام
تستعرض هذه المقالة بشكل شامل تطور تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين، وتتناول جميع الجوانب من النظرية الأساسية إلى التطبيقات العملية. من خلال تحليل أحدث التقنيات والاتجاهات التطويرية، تعرض هذه المقالة الإمكانيات الكبيرة لتقنية zk-SNARKs في تعزيز كفاءة وأمان أنظمة البلوكتشين، مما يوفر رؤية نظامية لفهم وتطبيق تقنية zk-SNARKs.
التعليق التالي:
zk تزداد قوة أكثر فأكثر، لا يزال غير كافٍ~