تقنية zk-SNARKs(ZKP) كابتكار مهم في مجال البلوكشين، وقد حظيت في السنوات الأخيرة باهتمام واسع وبحث كبير. تقدم هذه المقالة مراجعة شاملة لتطور تقنية zk-SNARKs على مدار الأربعين عامًا الماضية، مع التركيز على تحليل مبادئ التصميم وطرق التطبيق لنماذج مثل zk-SNARKs المعتمدة على الدوائر، وZKVM، وZKEVM. كما تستعرض المقالة آلية عمل ZK Rollup كحل للتوسع في الطبقة الثانية، بالإضافة إلى اتجاهات التحسين والتقدمات الحديثة مثل التسريع بواسطة الأجهزة، والحلول المختلطة. أخيرًا، تتطلع هذه المقالة إلى مفاهيم ناشئة مثل ZKCoprocessor وZKML وZKThreads، وتناقش إمكانياتها في تعزيز كفاءة وأنظمة البلوكشين، والأمان، وحماية الخصوصية.
الفهرس
١. أساسيات zk-SNARKs
ثانياً، zk-SNARKs
ثالثاً، إثبات المعرفة الصفرية القائم على الدوائر
٤. zk-SNARKs نموذج
خمسة، نظرة عامة على الآلة الافتراضية ذات إثباتات المعرفة الصفرية وتطورها
ستة، نظرة عامة على تطوير آلة Ethereum الافتراضية المعتمدة على zk-SNARKs
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثانية للمعرفة الصفرية والتطور
ثمانية، اتجاهات التطوير المستقبلية للzk-SNARKs
التاسع، الاستنتاج
١. zk-SNARKs الأساسيات
1. نظرة عامة
zk-SNARKs(إثبات عدم المعرفة، ZKP) تم اقتراحه لأول مرة من قبل جولدوويسر، ميكالي وراكوف في عام 1985، وهو بروتوكول يمكنه التحقق من صحة بعض الاقتراحات دون الكشف عن أي معلومات إضافية. يتمتع ZKP بثلاث خصائص أساسية: الاكتمال، الموثوقية، وعدم المعرفة.
الفكرة الأساسية لـ ZKP هي أن المُثبت يمكنه إثبات وجود معلومات معينة للمدقق دون الحاجة إلى الكشف عن تفاصيل تلك المعلومات. هذه الميزة تجعل ZKP تلعب دورًا مهمًا في حماية الخصوصية وزيادة قابلية توسيع البلوكشين، مما يجعله محورًا للبحث الأكاديمي وتطبيقات الصناعة.
2. أمثلة على براهين المعرفة الصفرية
فيما يلي مثال على دليل بسيط على المعرفة الصفرية يتحقق من أن الوكيل يمتلك رقما سريا دون عرضه مباشرة:
إعداد: يختار المُثبِت عددين أوليين كبيرين p و q، ويحسب n = p * q، ثم يحسب v = s^2 mod n( حيث s هو الرقم السري ).
التحدي: يختار المُتحقق عشوائيًا رقمًا a(0 أو 1) ليرسله إلى المُثبت.
الاستجابة: يقوم المُثبت بحساب الاستجابة g بناءً على قيمة a. إذا كانت a=0، g = r؛ إذا كانت a=1، g = r * s mod n.
التحقق: يتحقق المدقق مما إذا كان g^2 mod n يساوي x( عندما a=0) أو x * v mod n( عندما a=1).
من خلال تكرار هذه العملية عدة مرات، يمكن تقليل احتمال خداع المصدق من قبل المصدق عن طريق الحظ إلى مستوى منخفض للغاية.
٢. إثبات عدم المعرفة بدون تفاعل
1. الخلفية
تتطلب إثباتات المعرفة الصفرية التقليدية عادةً تفاعلات متعددة. ومع ذلك، في بعض سيناريوهات التطبيقات، مثل المعاملات الفورية أو التصويت، فإن التفاعلات المتعددة غير ممكنة. ظهرت إثباتات المعرفة الصفرية غير التفاعلية (NIZK) لحل هذه المشكلة.
2. تقديم NIZK
طرح بلوم، فيلدمان ومكالي مفهوم NIZK لأول مرة في عام 1988. تنقسم إثباتات NIZK إلى ثلاث مراحل: الإعداد، الحساب والتحقق. حيث يتم تقديم مفهوم سلسلة المراجع العامة (CRS) في مرحلة الإعداد، مما يوفر الأساس للحساب والتحقق اللاحقين.
3. تحويل فيات-شامير
تحويل Fiat-Shamir هو طريقة لتحويل إثبات المعرفة الصفرية التفاعلي إلى طريقة غير تفاعلية. تستخدم هذه الطريقة دالة تجزئة بدلاً من بعض العشوائية والتفاعلية، مما يبسط بشكل كبير عملية الإثبات.
4. أبحاث أخرى
أدى بحث ينس غروث وآخرين إلى دفع استخدام NIZK في علم التشفير وتكنولوجيا blockchain بشكل كبير. قدموا نظام إثبات عدم التفاعل المثالي للمعرفة الصفرية المناسب لأي لغة NP، وحققوا تقدمًا كبيرًا في الكفاءة والأمان.
بالإضافة إلى ذلك، فإن إثباتات المعرفة الصفرية غير التفاعلية لمصادقين معينين، وطرق نموذج تسجيل المفاتيح، توفر أيضًا أفكارًا جديدة لتطوير NIZK.
ثلاثة، zk-SNARKs المعتمدة على الدوائر
1. الخلفية
تظهر أنظمة إثبات المعرفة الصفرية المستندة إلى الدوائر مزايا عند معالجة أنواع معينة من مهام الحساب، وخاصة في السيناريوهات التي تتطلب توازياً عالياً.
2. المفاهيم الأساسية وميزات نموذج الدائرة
تنقسم نماذج الدوائر الكهربائية بشكل أساسي إلى نوعين رئيسيين: الدوائر الحسابية والدوائر المنطقية. تتكون الدوائر الحسابية من أبواب الجمع والضرب، وهي مناسبة للعمليات العددية المعقدة؛ بينما تتكون الدوائر المنطقية من أبواب منطقية أساسية، وهي ملائمة لتنفيذ المنطق البسيط والحسابات الثنائية.
3. تصميم الدوائر وتطبيقات zk-SNARKs
في نظام zk-SNARKs، تتضمن عملية تصميم الدائرة التعبير عن المشكلة التي يجب إثباتها على شكل دائرة، ثم تحويل الدائرة إلى تمثيل متعدد الحدود. تشمل هذه العملية خطوات مثل تمثيل المشكلة، تحسين الدائرة، تحويل متعددة الحدود، وتوليد سلسلة مرجعية عامة.
4. العيوب والتحديات المحتملة
تتمثل التحديات الرئيسية التي تواجه إثباتات المعرفة الصفرية المستندة إلى الدوائر في تعقيد الدائرة وحجمها، وصعوبة التحسين، وملاءمتها لمهام الحساب المحددة. تشمل الاتجاهات لحل هذه المشكلات تقنيات ضغط الدوائر، والتصميم المعياري، وتسريع الأجهزة.
أربعة، zk-SNARKs نموذج
1. نماذج الخوارزميات الشائعة
نموذج zkSNARK: تم اقتراحه من قبل Bitansky وآخرين في عام 2011، وهو آلية متطورة لإثبات المعرفة الصفرية.
نموذج Ben-Sasson: نموذج zk-SNARK مخصص لتنفيذ برامج بنية RISC الخاصة بفون نيومان.
نموذج بينوكيو: مجموعة كاملة من أدوات توليد الإثباتات غير التفاعلية zk-SNARKs، تتضمن مترجمًا متقدمًا وبرامج حسابية ثانوية (QAPs).
نموذج Bulletproofs: لا يحتاج إلى إعداد موثوق، وحجم الإثبات ينمو بشكل لوغاريتمي مع حجم قيمة الشهادة.
نموذج Ligero: نموذج إثبات المعرفة الصفرية خفيف الوزن، حيث تكون تعقيدات الاتصالات متناسبة مع الجذر التربيعي لحجم دائرة التحقق.
2. الحل القائم على PCP الخطي ومشكلة اللوغاريتمات المنفصلة
تشمل هذه الأنظمة نموذج Groth16، نموذج Sonic، نموذج PLONK، وغيرها، التي تستند إلى اقترانات المنحنيات البيانية والبرامج الحسابية التربيعية، وتوفر أنظمة إثبات عدم المعرفة غير التفاعلية بكفاءة.
3. خطة قائمة على إثبات الأشخاص العاديين
"إثبات الأشخاص العاديين" اقترحه Goldwasser وKalai وRothblum، وهو مناسب لمجموعة واسعة من المشكلات. تشمل البرامج التمثيلية نموذج Hyrax ونموذج Libra ونموذج Spartan.
4. البرهان القابل للتحقق بالاحتمالات PCP( من zk-SNARKs
تشمل هذه الأنماط نموذج STARK ونموذج Aurora ونموذج Succinct Aurora ونموذج Fractal وما إلى ذلك، وعادةً ما تتمتع بإعدادات شفافة وخصائص أمان بعد الكم.
) 5. تصنيف مرحلة الإعداد لبناء إثباتات عامة CPC###
يمكن تقسيم نظام إثبات المعرفة الصفرية إلى ثلاثة أجيال: الجيل الأول يحتاج إلى إعداد موثوق لكل دائرة على حدة؛ الجيل الثاني يحتاج فقط إلى إعداد أولي واحد لجميع الدوائر؛ الجيل الثالث لا يحتاج إلى إعداد موثوق.
٥. نظرة عامة على وتطور آلة الإثبات الصفرية
( 1. الخلفية
zk-SNARKs)ZKVM### هي آلة افتراضية تركز على zk-SNARKs، وقد وسعت من وظائف الآلة الافتراضية التقليدية، مما يمكنها من تقليل العوائق في تطوير الدوائر القائمة على zk-SNARKs بشكل عام.
( 2. التصنيف الحالي لـ ZKVM
تنقسم إلى ثلاثة أنواع:
ZKVM من النوع السائد: مثل RISCZero وPolygonMiden وzkWASM وغيرها.
ZKVM المعادل لـ EVM: مصمم خصيصًا للتوافق مع آلة الإيثيريوم الافتراضية ) EVM ###.
zk-SNARKs المحسّنة: مثل Cairo-VM، Valida، TinyRAM وغيرها.
( 3. نمط الواجهة الأمامية والخلفية
يمكن تقسيم نظام ZKP عمومًا إلى جزئين: )frontend### و (backend). تستخدم الواجهة الأمامية بشكل أساسي لغات منخفضة المستوى لتمثيل لغات عالية المستوى، بينما يقوم الجزء الخلفي بتحويل الدوائر الموصوفة بلغة منخفضة المستوى التي أنشأتها الواجهة الأمامية إلى توليد الإثبات والتحقق من الصحة.
( 4. مزايا وعيوب نمط ZKVM
تشمل المزايا استخدام بنية مجموعة التعليمات الحالية، ودعم دائرة واحدة لبرامج متعددة، والدائرة ذات الهيكل المتكرر. تشمل العيوب التكاليف الناتجة عن العمومية، والتكاليف العالية لبعض العمليات، وارتفاع تكاليف الإثبات.
٦. نظرة عامة على تطوير zk-SNARKs على الإيثيريوم الافتراضي
) 1. الخلفية
zk-SNARKs Ethereum Virtual Machine ### ZKEVM ### مصممة خصيصًا لإيثريوم، وتستخدم بشكل أساسي للتحقق من صحة تنفيذ العقود الذكية، مع حماية خصوصية المعاملات.
( 2. كيفية عمل ZKEVM
تتضمن عملية ZKEVM خطوات معالجة برنامج العقد، إنشاء إثباتات ZK، تجميع الإثباتات وإرسالها إلى عقد L1.
) 3. عملية تنفيذ ZKEVM
تشمل الخطوات الرئيسية الحصول على البيانات ومعالجة البيانات وتوليد الأدلة وإثبات الاستدعاء وتقديم الأدلة.
4. ميزات ZKEVM
تشمل الميزات الرئيسية لـ ZKEVM تعزيز قدرة معالجة المعاملات، وحماية الخصوصية، والتحقق الفعال.
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثانية القائمة على إثباتات عدم المعرفة وتطورها
1. الخلفية
شبكة الطبقة الثانية ذات المعرفة الصفرية ### ZK Rollup ### هي حل لتوسيع إيثيريوم قائم على zk-SNARKs، تهدف إلى زيادة كفاءة معالجة المعاملات وتقليل التكاليف.
( 2. آلية عمل ZK Rollup
تقلل ZK Rollup بشكل كبير من استخدام موارد الحوسبة على سلسلة Ethereum الرئيسية من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة وإنشاء إثباتات الصلاحية.
) 3. اتجاه تحسين ZK Rollup
الاتجاهات الرئيسية للتحسين تشمل:
تحسين حساب خوارزمية التشفير
مزيج متفائل و ZK Rollup
تطوير ZK EVM مخصص
تحسين الأجهزة
٨. اتجاهات التطوير المستقبلية للـ zk-SNARKs
1. تسريع تطوير بيئة الحوسبة
بما في ذلك ZK-ASIC### الدوائر المتكاملة الخاصة### و ZKCoprocessor( المعالج المساعد)، يهدف إلى تحسين كفاءة حساب zk-SNARKs.
( 2. تقديم وتطوير zk-SNARKs
zk-SNARKs آلة التعلم ) ZKML ### تطبيق تقنية zk-SNARKs في مجال التعلم الآلي، مما يتيح التحقق من نتائج حسابات التعلم الآلي دون الكشف عن بيانات أو تفاصيل النموذج.
( 3. تطوير تقنيات توسيع ZKP
يشمل اقتراح مفاهيم ZKThreads و ZK Sharding، بهدف دمج zk-SNARKs وتقنية التجزئة، لتحسين قابلية توسيع وتخصيص blockchain.
) 4. تطوير التوافقية في zk-SNARKs
يشمل اقتراح قنوات الحالة ZK وبروتوكول التفاعل بين الشبكات ZK Omnichain، والذي يهدف إلى تحقيق التفاعل بين الأصول والبيانات عبر الشبكات القائم على zk-SNARKs.
٩. الخاتمة
تظهر تقنية zk-SNARKs إمكانات هائلة في مجال blockchain، وخاصة في تحسين حماية الخصوصية وقدرة المعالجة. من خلال تحليل أحدث التقنيات والاتجاهات التطويرية، يوفر هذا المقال منظورًا شاملاً لفهم وتطبيق تقنية zk-SNARKs، ويظهر دورها المهم في تعزيز كفاءة وأمان أنظمة blockchain. في المستقبل، مع المزيد من التطورات في تسريع الأجهزة، والخوارزميات المتخصصة، وقابلية التشغيل البيني عبر السلاسل، من المتوقع أن تلعب تقنية zk-SNARKs دورًا حاسمًا في مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق.
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.
تحليل شامل لتقنية zk-SNARKs: من الأساسيات إلى التطور المستقبلي
zk-SNARKs التقنية: نظرة عامة وآفاق المستقبل
ملخص
تقنية zk-SNARKs(ZKP) كابتكار مهم في مجال البلوكشين، وقد حظيت في السنوات الأخيرة باهتمام واسع وبحث كبير. تقدم هذه المقالة مراجعة شاملة لتطور تقنية zk-SNARKs على مدار الأربعين عامًا الماضية، مع التركيز على تحليل مبادئ التصميم وطرق التطبيق لنماذج مثل zk-SNARKs المعتمدة على الدوائر، وZKVM، وZKEVM. كما تستعرض المقالة آلية عمل ZK Rollup كحل للتوسع في الطبقة الثانية، بالإضافة إلى اتجاهات التحسين والتقدمات الحديثة مثل التسريع بواسطة الأجهزة، والحلول المختلطة. أخيرًا، تتطلع هذه المقالة إلى مفاهيم ناشئة مثل ZKCoprocessor وZKML وZKThreads، وتناقش إمكانياتها في تعزيز كفاءة وأنظمة البلوكشين، والأمان، وحماية الخصوصية.
الفهرس
١. أساسيات zk-SNARKs ثانياً، zk-SNARKs ثالثاً، إثبات المعرفة الصفرية القائم على الدوائر ٤. zk-SNARKs نموذج خمسة، نظرة عامة على الآلة الافتراضية ذات إثباتات المعرفة الصفرية وتطورها ستة، نظرة عامة على تطوير آلة Ethereum الافتراضية المعتمدة على zk-SNARKs سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثانية للمعرفة الصفرية والتطور ثمانية، اتجاهات التطوير المستقبلية للzk-SNARKs التاسع، الاستنتاج
١. zk-SNARKs الأساسيات
1. نظرة عامة
zk-SNARKs(إثبات عدم المعرفة، ZKP) تم اقتراحه لأول مرة من قبل جولدوويسر، ميكالي وراكوف في عام 1985، وهو بروتوكول يمكنه التحقق من صحة بعض الاقتراحات دون الكشف عن أي معلومات إضافية. يتمتع ZKP بثلاث خصائص أساسية: الاكتمال، الموثوقية، وعدم المعرفة.
الفكرة الأساسية لـ ZKP هي أن المُثبت يمكنه إثبات وجود معلومات معينة للمدقق دون الحاجة إلى الكشف عن تفاصيل تلك المعلومات. هذه الميزة تجعل ZKP تلعب دورًا مهمًا في حماية الخصوصية وزيادة قابلية توسيع البلوكشين، مما يجعله محورًا للبحث الأكاديمي وتطبيقات الصناعة.
2. أمثلة على براهين المعرفة الصفرية
فيما يلي مثال على دليل بسيط على المعرفة الصفرية يتحقق من أن الوكيل يمتلك رقما سريا دون عرضه مباشرة:
إعداد: يختار المُثبِت عددين أوليين كبيرين p و q، ويحسب n = p * q، ثم يحسب v = s^2 mod n( حيث s هو الرقم السري ).
التحدي: يختار المُتحقق عشوائيًا رقمًا a(0 أو 1) ليرسله إلى المُثبت.
الاستجابة: يقوم المُثبت بحساب الاستجابة g بناءً على قيمة a. إذا كانت a=0، g = r؛ إذا كانت a=1، g = r * s mod n.
التحقق: يتحقق المدقق مما إذا كان g^2 mod n يساوي x( عندما a=0) أو x * v mod n( عندما a=1).
من خلال تكرار هذه العملية عدة مرات، يمكن تقليل احتمال خداع المصدق من قبل المصدق عن طريق الحظ إلى مستوى منخفض للغاية.
٢. إثبات عدم المعرفة بدون تفاعل
1. الخلفية
تتطلب إثباتات المعرفة الصفرية التقليدية عادةً تفاعلات متعددة. ومع ذلك، في بعض سيناريوهات التطبيقات، مثل المعاملات الفورية أو التصويت، فإن التفاعلات المتعددة غير ممكنة. ظهرت إثباتات المعرفة الصفرية غير التفاعلية (NIZK) لحل هذه المشكلة.
2. تقديم NIZK
طرح بلوم، فيلدمان ومكالي مفهوم NIZK لأول مرة في عام 1988. تنقسم إثباتات NIZK إلى ثلاث مراحل: الإعداد، الحساب والتحقق. حيث يتم تقديم مفهوم سلسلة المراجع العامة (CRS) في مرحلة الإعداد، مما يوفر الأساس للحساب والتحقق اللاحقين.
3. تحويل فيات-شامير
تحويل Fiat-Shamir هو طريقة لتحويل إثبات المعرفة الصفرية التفاعلي إلى طريقة غير تفاعلية. تستخدم هذه الطريقة دالة تجزئة بدلاً من بعض العشوائية والتفاعلية، مما يبسط بشكل كبير عملية الإثبات.
4. أبحاث أخرى
أدى بحث ينس غروث وآخرين إلى دفع استخدام NIZK في علم التشفير وتكنولوجيا blockchain بشكل كبير. قدموا نظام إثبات عدم التفاعل المثالي للمعرفة الصفرية المناسب لأي لغة NP، وحققوا تقدمًا كبيرًا في الكفاءة والأمان.
بالإضافة إلى ذلك، فإن إثباتات المعرفة الصفرية غير التفاعلية لمصادقين معينين، وطرق نموذج تسجيل المفاتيح، توفر أيضًا أفكارًا جديدة لتطوير NIZK.
ثلاثة، zk-SNARKs المعتمدة على الدوائر
1. الخلفية
تظهر أنظمة إثبات المعرفة الصفرية المستندة إلى الدوائر مزايا عند معالجة أنواع معينة من مهام الحساب، وخاصة في السيناريوهات التي تتطلب توازياً عالياً.
2. المفاهيم الأساسية وميزات نموذج الدائرة
تنقسم نماذج الدوائر الكهربائية بشكل أساسي إلى نوعين رئيسيين: الدوائر الحسابية والدوائر المنطقية. تتكون الدوائر الحسابية من أبواب الجمع والضرب، وهي مناسبة للعمليات العددية المعقدة؛ بينما تتكون الدوائر المنطقية من أبواب منطقية أساسية، وهي ملائمة لتنفيذ المنطق البسيط والحسابات الثنائية.
3. تصميم الدوائر وتطبيقات zk-SNARKs
في نظام zk-SNARKs، تتضمن عملية تصميم الدائرة التعبير عن المشكلة التي يجب إثباتها على شكل دائرة، ثم تحويل الدائرة إلى تمثيل متعدد الحدود. تشمل هذه العملية خطوات مثل تمثيل المشكلة، تحسين الدائرة، تحويل متعددة الحدود، وتوليد سلسلة مرجعية عامة.
4. العيوب والتحديات المحتملة
تتمثل التحديات الرئيسية التي تواجه إثباتات المعرفة الصفرية المستندة إلى الدوائر في تعقيد الدائرة وحجمها، وصعوبة التحسين، وملاءمتها لمهام الحساب المحددة. تشمل الاتجاهات لحل هذه المشكلات تقنيات ضغط الدوائر، والتصميم المعياري، وتسريع الأجهزة.
أربعة، zk-SNARKs نموذج
1. نماذج الخوارزميات الشائعة
نموذج zkSNARK: تم اقتراحه من قبل Bitansky وآخرين في عام 2011، وهو آلية متطورة لإثبات المعرفة الصفرية.
نموذج Ben-Sasson: نموذج zk-SNARK مخصص لتنفيذ برامج بنية RISC الخاصة بفون نيومان.
نموذج بينوكيو: مجموعة كاملة من أدوات توليد الإثباتات غير التفاعلية zk-SNARKs، تتضمن مترجمًا متقدمًا وبرامج حسابية ثانوية (QAPs).
نموذج Bulletproofs: لا يحتاج إلى إعداد موثوق، وحجم الإثبات ينمو بشكل لوغاريتمي مع حجم قيمة الشهادة.
نموذج Ligero: نموذج إثبات المعرفة الصفرية خفيف الوزن، حيث تكون تعقيدات الاتصالات متناسبة مع الجذر التربيعي لحجم دائرة التحقق.
2. الحل القائم على PCP الخطي ومشكلة اللوغاريتمات المنفصلة
تشمل هذه الأنظمة نموذج Groth16، نموذج Sonic، نموذج PLONK، وغيرها، التي تستند إلى اقترانات المنحنيات البيانية والبرامج الحسابية التربيعية، وتوفر أنظمة إثبات عدم المعرفة غير التفاعلية بكفاءة.
3. خطة قائمة على إثبات الأشخاص العاديين
"إثبات الأشخاص العاديين" اقترحه Goldwasser وKalai وRothblum، وهو مناسب لمجموعة واسعة من المشكلات. تشمل البرامج التمثيلية نموذج Hyrax ونموذج Libra ونموذج Spartan.
4. البرهان القابل للتحقق بالاحتمالات PCP( من zk-SNARKs
تشمل هذه الأنماط نموذج STARK ونموذج Aurora ونموذج Succinct Aurora ونموذج Fractal وما إلى ذلك، وعادةً ما تتمتع بإعدادات شفافة وخصائص أمان بعد الكم.
) 5. تصنيف مرحلة الإعداد لبناء إثباتات عامة CPC###
يمكن تقسيم نظام إثبات المعرفة الصفرية إلى ثلاثة أجيال: الجيل الأول يحتاج إلى إعداد موثوق لكل دائرة على حدة؛ الجيل الثاني يحتاج فقط إلى إعداد أولي واحد لجميع الدوائر؛ الجيل الثالث لا يحتاج إلى إعداد موثوق.
٥. نظرة عامة على وتطور آلة الإثبات الصفرية
( 1. الخلفية
zk-SNARKs)ZKVM### هي آلة افتراضية تركز على zk-SNARKs، وقد وسعت من وظائف الآلة الافتراضية التقليدية، مما يمكنها من تقليل العوائق في تطوير الدوائر القائمة على zk-SNARKs بشكل عام.
( 2. التصنيف الحالي لـ ZKVM
تنقسم إلى ثلاثة أنواع:
( 3. نمط الواجهة الأمامية والخلفية
يمكن تقسيم نظام ZKP عمومًا إلى جزئين: )frontend### و (backend). تستخدم الواجهة الأمامية بشكل أساسي لغات منخفضة المستوى لتمثيل لغات عالية المستوى، بينما يقوم الجزء الخلفي بتحويل الدوائر الموصوفة بلغة منخفضة المستوى التي أنشأتها الواجهة الأمامية إلى توليد الإثبات والتحقق من الصحة.
( 4. مزايا وعيوب نمط ZKVM
تشمل المزايا استخدام بنية مجموعة التعليمات الحالية، ودعم دائرة واحدة لبرامج متعددة، والدائرة ذات الهيكل المتكرر. تشمل العيوب التكاليف الناتجة عن العمومية، والتكاليف العالية لبعض العمليات، وارتفاع تكاليف الإثبات.
٦. نظرة عامة على تطوير zk-SNARKs على الإيثيريوم الافتراضي
) 1. الخلفية
zk-SNARKs Ethereum Virtual Machine ### ZKEVM ### مصممة خصيصًا لإيثريوم، وتستخدم بشكل أساسي للتحقق من صحة تنفيذ العقود الذكية، مع حماية خصوصية المعاملات.
( 2. كيفية عمل ZKEVM
تتضمن عملية ZKEVM خطوات معالجة برنامج العقد، إنشاء إثباتات ZK، تجميع الإثباتات وإرسالها إلى عقد L1.
) 3. عملية تنفيذ ZKEVM
تشمل الخطوات الرئيسية الحصول على البيانات ومعالجة البيانات وتوليد الأدلة وإثبات الاستدعاء وتقديم الأدلة.
4. ميزات ZKEVM
تشمل الميزات الرئيسية لـ ZKEVM تعزيز قدرة معالجة المعاملات، وحماية الخصوصية، والتحقق الفعال.
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثانية القائمة على إثباتات عدم المعرفة وتطورها
1. الخلفية
شبكة الطبقة الثانية ذات المعرفة الصفرية ### ZK Rollup ### هي حل لتوسيع إيثيريوم قائم على zk-SNARKs، تهدف إلى زيادة كفاءة معالجة المعاملات وتقليل التكاليف.
( 2. آلية عمل ZK Rollup
تقلل ZK Rollup بشكل كبير من استخدام موارد الحوسبة على سلسلة Ethereum الرئيسية من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة وإنشاء إثباتات الصلاحية.
) 3. اتجاه تحسين ZK Rollup
الاتجاهات الرئيسية للتحسين تشمل:
٨. اتجاهات التطوير المستقبلية للـ zk-SNARKs
1. تسريع تطوير بيئة الحوسبة
بما في ذلك ZK-ASIC### الدوائر المتكاملة الخاصة### و ZKCoprocessor( المعالج المساعد)، يهدف إلى تحسين كفاءة حساب zk-SNARKs.
( 2. تقديم وتطوير zk-SNARKs
zk-SNARKs آلة التعلم ) ZKML ### تطبيق تقنية zk-SNARKs في مجال التعلم الآلي، مما يتيح التحقق من نتائج حسابات التعلم الآلي دون الكشف عن بيانات أو تفاصيل النموذج.
( 3. تطوير تقنيات توسيع ZKP
يشمل اقتراح مفاهيم ZKThreads و ZK Sharding، بهدف دمج zk-SNARKs وتقنية التجزئة، لتحسين قابلية توسيع وتخصيص blockchain.
) 4. تطوير التوافقية في zk-SNARKs
يشمل اقتراح قنوات الحالة ZK وبروتوكول التفاعل بين الشبكات ZK Omnichain، والذي يهدف إلى تحقيق التفاعل بين الأصول والبيانات عبر الشبكات القائم على zk-SNARKs.
٩. الخاتمة
تظهر تقنية zk-SNARKs إمكانات هائلة في مجال blockchain، وخاصة في تحسين حماية الخصوصية وقدرة المعالجة. من خلال تحليل أحدث التقنيات والاتجاهات التطويرية، يوفر هذا المقال منظورًا شاملاً لفهم وتطبيق تقنية zk-SNARKs، ويظهر دورها المهم في تعزيز كفاءة وأمان أنظمة blockchain. في المستقبل، مع المزيد من التطورات في تسريع الأجهزة، والخوارزميات المتخصصة، وقابلية التشغيل البيني عبر السلاسل، من المتوقع أن تلعب تقنية zk-SNARKs دورًا حاسمًا في مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق.