Resumen de la tecnología zk-SNARKs y su aplicación en la cadena de bloques
Resumen
zk-SNARKs(ZKP) como una de las innovaciones clave en el campo de la Cadena de bloques, ha recibido en los últimos años una amplia atención en la academia y la industria. Este artículo revisa sistemáticamente el desarrollo de la tecnología ZKP en los últimos cuarenta años, centrándose en el análisis de la tecnología ZKP basada en circuitos, incluyendo el diseño y optimización de modelos como zkSNARK, PLONK, entre otros. En cuanto al entorno computacional, el artículo presenta ZKVM y ZKEVM, explorando su potencial para mejorar la capacidad de procesamiento de transacciones y la protección de la privacidad. Además, este artículo también examina el mecanismo de trabajo y los métodos de optimización de ZK Rollup como una solución de escalado de Layer 2, así como los últimos avances en aceleración de hardware y soluciones híbridas. Finalmente, el artículo anticipa conceptos emergentes como ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, analizando su perspectiva de aplicación en la escalabilidad, interoperabilidad y protección de la privacidad en la Cadena de bloques. A través de un análisis completo de estas tecnologías y tendencias, este artículo proporciona una perspectiva sistemática para entender y aplicar la tecnología ZKP, mostrando su gran potencial para mejorar la eficiencia y la seguridad de los sistemas de Cadena de bloques.
Uno, conocimientos básicos sobre zk-SNARKs
1. Resumen
zk-SNARKs(ZKP) fue propuesto por Goldwasser y otros en 1985, es un sistema de prueba interactivo que permite al probador demostrar la validez de una proposición al verificador sin revelar ninguna información adicional. ZKP tiene tres características básicas: completitud, confiabilidad y propiedad de conocimiento cero.
2. Ejemplo de zk-SNARKs
A continuación se muestra un ejemplo de ZKP que verifica si un probador posee un número secreto, incluyendo tres fases: configuración, desafío y respuesta:
Fase de configuración: el probador elige números primos grandes p y q, calcula N = p * q, v = s^2 mod N, y elige r al azar para calcular x = r^2 mod N.
Fase de desafío: el validador selecciona aleatoriamente una posición a(0 o 1) como desafío.
Fase de respuesta: El probador calcula la respuesta g según el valor de a. El validador verifica la validez de la prueba comprobando si g^2 mod N es igual a x * v^a mod N.
A través de múltiples interacciones, esta solución puede demostrar que el probador realmente posee el número sin revelar el número secreto s.
2. Pruebas de conocimiento cero no interactivas
1. Antecedentes
Las pruebas de conocimiento cero (ZKP) tradicionales generalmente requieren múltiples interacciones, lo que no es práctico en ciertos escenarios de aplicación. La introducción de pruebas de conocimiento cero no interactivas (NIZK) resolvió este problema.
2. Propuesta de NIZK
Blum y otros propusieron por primera vez el concepto de NIZK en 1988, demostrando que la autenticación se puede completar sin múltiples interacciones. NIZK se divide en tres etapas: configuración, cálculo y verificación, y se realiza mediante una cadena de referencia común (CRS).
3. Transformación Fiat-Shamir
La transformación Fiat-Shamir es un método para convertir ZKP interactivos en no interactivos, introduciendo funciones hash para reducir el número de interacciones.
4. Otras investigaciones importantes
Groth y otros propusieron un esquema NIZK basado en el problema de logaritmo discreto y emparejamiento bilineal, logrando completitud perfecta y zero conocimiento. Kalai y otros propusieron un método NIZK basado en "pruebas de personas comunes", aplicable a una amplia gama de problemas.
Tres, Pruebas de conocimiento cero basadas en circuitos
1. Antecedentes
El sistema ZKP basado en circuitos enfatiza el uso de circuitos (, que suelen ser circuitos aritméticos o circuitos booleanos ) para expresar y verificar el proceso de cálculo.
2. Conceptos básicos y características del modelo de circuito
El modelo de circuito convierte el proceso de cálculo en una serie de puertas y conexiones, que incluyen dos grandes categorías: circuitos aritméticos y circuitos lógicos.
3. zk-SNARKs en el diseño y aplicación de circuitos
El proceso de diseño de circuitos incluye la representación del problema, la optimización del circuito, la conversión a una representación polinómica, la generación de una cadena de referencia pública (CRS), así como la generación y verificación de pruebas.
4. Defectos y desafíos potenciales
Los principales desafíos incluyen la complejidad y la escala de los circuitos, la dificultad de optimización, la adaptabilidad a tareas de cálculo específicas, la dificultad de implementación de algoritmos de cifrado y el consumo de recursos, entre otros.
Cuatro, modelo de zk-SNARKs
1. Modelos de algoritmos comunes
Principalmente incluye zk-SNARKs, modelo de Ben-Sasson, modelo de Pinocchio, modelo de Bulletproofs y modelo de Ligero, entre otros.
2. Propuesta basada en PCP lineal y el problema del logaritmo discreto
Incluye el modelo Groth16, el modelo Sonic, el modelo PLONK, el modelo Marlin, entre otros.
3. Propuesta basada en la prueba de personas comunes
Incluye modelos como Hyrax, Libra y Spartan.
4. Prueba de conocimiento cero PCP( basada en pruebas verificables de probabilidad )
incluyendo el modelo STARK, el modelo Aurora, el modelo Succinct Aurora y el modelo Fractal, entre otros.
Cinco, Resumen y desarrollo de la máquina virtual de zk-SNARKs
1. Clasificación del ZKVM existente
Principalmente se divide en ZKVM de tipo convencional como RISCZero, PolygonMiden(, y ZKVM equivalente a EVM como el proyecto zkEVM) y ZKVM optimizado de conocimiento cero como Cairo-VM, Valida(.
) 2. Paradigmas de front-end y back-end
El sistema ZKP generalmente se divide en dos partes: la construcción de circuitos en el front-end ( y la generación y verificación de pruebas en el back-end ).
3. Ventajas y desventajas del paradigma ZKVM
Las ventajas incluyen el uso del ISA existente, el soporte de múltiples programas con un solo circuito, etc.; las desventajas incluyen los costos derivados de la generalidad, operaciones de alto costo y altos costos de prueba, etc.
Seis, resumen y desarrollo de zk-SNARKs en la máquina virtual de Ethereum
( 1. Cómo funciona ZKEVM
ZKEVM convierte el conjunto de instrucciones EVM para que se ejecute en el sistema ZK, cada instrucción debe proporcionar una prueba, incluyendo prueba de estado y prueba de corrección de ejecución.
) 2. Proceso de implementación de ZKEVM
Incluye pasos como la obtención de datos, el procesamiento de datos, la generación de pruebas, la prueba recursiva y la presentación de pruebas.
( 3. Características de ZKEVM
Las características principales incluyen la mejora de la capacidad de procesamiento de transacciones, la protección de la privacidad y la verificación eficiente.
Siete, Resumen y Desarrollo de la Solución de Redes de Capa Dos de zk-SNARKs
) 1. Mecanismo de trabajo de ZK Rollup
ZK Rollup reduce el uso de recursos computacionales al ejecutar transacciones fuera de la cadena y colocar las transacciones firmadas finales de nuevo en la cadena.
2. Desventajas y optimización de ZK Rollup
La principal desventaja es el alto costo computacional. Las soluciones de optimización incluyen la optimización del cálculo de algoritmos criptográficos, la combinación de Optimistic y ZK Rollup, el desarrollo de ZK EVM dedicado y la optimización del hardware, entre otros.
Ocho, direcciones futuras del desarrollo de zk-SNARKs
1. Acelerar el desarrollo del entorno de cálculo
incluyendo el desarrollo de tecnologías como ZK-ASIC y ZKCoprocessor.
2. La propuesta y el desarrollo de ZKML
zk-SNARKs aprendizaje automático###ZKML### es un campo emergente que aplica la tecnología ZKP al aprendizaje automático.
3. Desarrollo relacionado con la tecnología de escalado de zk-SNARKs
Incluyendo la propuesta y el desarrollo de conceptos como ZKThreads y ZK Sharding.
4. El desarrollo de la interoperabilidad de zk-SNARKs
Incluyendo el desarrollo de tecnologías como ZK State Channels y el Protocolo de Interoperabilidad Omnicanal ZK.
IX. Conclusión
Este artículo revisa de manera integral el desarrollo de la tecnología ZKP y su aplicación en el campo de la Cadena de bloques, explorando todos los aspectos desde la teoría básica hasta la aplicación práctica. A través del análisis de las últimas tecnologías y tendencias de desarrollo, este artículo muestra el enorme potencial de ZKP para mejorar la eficiencia y la seguridad de los sistemas de Cadena de bloques, proporcionando una perspectiva sistemática para entender y aplicar la tecnología ZKP.
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AlwaysMissingTops
· 07-18 16:45
¿Lo dijiste antes? He estado en el mundo Cripto durante diez años.
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FortuneTeller42
· 07-16 09:26
Consultor técnico, he comerciado con monedas, he ganado y he perdido, sé un poco de todo. He seguido la cadena de bloques durante 8 años, pionero en la filosofía. I'm still learning...
A continuación se presentan los comentarios:
zk cada vez más intenso, aún no es suficiente~
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AirdropSweaterFan
· 07-15 17:11
Entonces hay que mirar zk para lanzar la cadena pública~
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WhaleMinion
· 07-15 17:05
¿Cuándo terminará la recopilación de documentos?
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CryptoPunster
· 07-15 16:55
¿Los tontos también merecen entender una tecnología tan profunda? Primero, intenten vaciar sus fondos.
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GasFeeNightmare
· 07-15 16:51
¿Qué empresa de zkr ha quemado dinero para correr un protocolo?
Los últimos avances y perspectivas de aplicación de la tecnología zk-SNARKs en el campo de la Cadena de bloques.
Resumen de la tecnología zk-SNARKs y su aplicación en la cadena de bloques
Resumen
zk-SNARKs(ZKP) como una de las innovaciones clave en el campo de la Cadena de bloques, ha recibido en los últimos años una amplia atención en la academia y la industria. Este artículo revisa sistemáticamente el desarrollo de la tecnología ZKP en los últimos cuarenta años, centrándose en el análisis de la tecnología ZKP basada en circuitos, incluyendo el diseño y optimización de modelos como zkSNARK, PLONK, entre otros. En cuanto al entorno computacional, el artículo presenta ZKVM y ZKEVM, explorando su potencial para mejorar la capacidad de procesamiento de transacciones y la protección de la privacidad. Además, este artículo también examina el mecanismo de trabajo y los métodos de optimización de ZK Rollup como una solución de escalado de Layer 2, así como los últimos avances en aceleración de hardware y soluciones híbridas. Finalmente, el artículo anticipa conceptos emergentes como ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, analizando su perspectiva de aplicación en la escalabilidad, interoperabilidad y protección de la privacidad en la Cadena de bloques. A través de un análisis completo de estas tecnologías y tendencias, este artículo proporciona una perspectiva sistemática para entender y aplicar la tecnología ZKP, mostrando su gran potencial para mejorar la eficiencia y la seguridad de los sistemas de Cadena de bloques.
Uno, conocimientos básicos sobre zk-SNARKs
1. Resumen
zk-SNARKs(ZKP) fue propuesto por Goldwasser y otros en 1985, es un sistema de prueba interactivo que permite al probador demostrar la validez de una proposición al verificador sin revelar ninguna información adicional. ZKP tiene tres características básicas: completitud, confiabilidad y propiedad de conocimiento cero.
2. Ejemplo de zk-SNARKs
A continuación se muestra un ejemplo de ZKP que verifica si un probador posee un número secreto, incluyendo tres fases: configuración, desafío y respuesta:
Fase de configuración: el probador elige números primos grandes p y q, calcula N = p * q, v = s^2 mod N, y elige r al azar para calcular x = r^2 mod N.
Fase de desafío: el validador selecciona aleatoriamente una posición a(0 o 1) como desafío.
Fase de respuesta: El probador calcula la respuesta g según el valor de a. El validador verifica la validez de la prueba comprobando si g^2 mod N es igual a x * v^a mod N.
A través de múltiples interacciones, esta solución puede demostrar que el probador realmente posee el número sin revelar el número secreto s.
2. Pruebas de conocimiento cero no interactivas
1. Antecedentes
Las pruebas de conocimiento cero (ZKP) tradicionales generalmente requieren múltiples interacciones, lo que no es práctico en ciertos escenarios de aplicación. La introducción de pruebas de conocimiento cero no interactivas (NIZK) resolvió este problema.
2. Propuesta de NIZK
Blum y otros propusieron por primera vez el concepto de NIZK en 1988, demostrando que la autenticación se puede completar sin múltiples interacciones. NIZK se divide en tres etapas: configuración, cálculo y verificación, y se realiza mediante una cadena de referencia común (CRS).
3. Transformación Fiat-Shamir
La transformación Fiat-Shamir es un método para convertir ZKP interactivos en no interactivos, introduciendo funciones hash para reducir el número de interacciones.
4. Otras investigaciones importantes
Groth y otros propusieron un esquema NIZK basado en el problema de logaritmo discreto y emparejamiento bilineal, logrando completitud perfecta y zero conocimiento. Kalai y otros propusieron un método NIZK basado en "pruebas de personas comunes", aplicable a una amplia gama de problemas.
Tres, Pruebas de conocimiento cero basadas en circuitos
1. Antecedentes
El sistema ZKP basado en circuitos enfatiza el uso de circuitos (, que suelen ser circuitos aritméticos o circuitos booleanos ) para expresar y verificar el proceso de cálculo.
2. Conceptos básicos y características del modelo de circuito
El modelo de circuito convierte el proceso de cálculo en una serie de puertas y conexiones, que incluyen dos grandes categorías: circuitos aritméticos y circuitos lógicos.
3. zk-SNARKs en el diseño y aplicación de circuitos
El proceso de diseño de circuitos incluye la representación del problema, la optimización del circuito, la conversión a una representación polinómica, la generación de una cadena de referencia pública (CRS), así como la generación y verificación de pruebas.
4. Defectos y desafíos potenciales
Los principales desafíos incluyen la complejidad y la escala de los circuitos, la dificultad de optimización, la adaptabilidad a tareas de cálculo específicas, la dificultad de implementación de algoritmos de cifrado y el consumo de recursos, entre otros.
Cuatro, modelo de zk-SNARKs
1. Modelos de algoritmos comunes
Principalmente incluye zk-SNARKs, modelo de Ben-Sasson, modelo de Pinocchio, modelo de Bulletproofs y modelo de Ligero, entre otros.
2. Propuesta basada en PCP lineal y el problema del logaritmo discreto
Incluye el modelo Groth16, el modelo Sonic, el modelo PLONK, el modelo Marlin, entre otros.
3. Propuesta basada en la prueba de personas comunes
Incluye modelos como Hyrax, Libra y Spartan.
4. Prueba de conocimiento cero PCP( basada en pruebas verificables de probabilidad )
incluyendo el modelo STARK, el modelo Aurora, el modelo Succinct Aurora y el modelo Fractal, entre otros.
Cinco, Resumen y desarrollo de la máquina virtual de zk-SNARKs
1. Clasificación del ZKVM existente
Principalmente se divide en ZKVM de tipo convencional como RISCZero, PolygonMiden(, y ZKVM equivalente a EVM como el proyecto zkEVM) y ZKVM optimizado de conocimiento cero como Cairo-VM, Valida(.
) 2. Paradigmas de front-end y back-end
El sistema ZKP generalmente se divide en dos partes: la construcción de circuitos en el front-end ( y la generación y verificación de pruebas en el back-end ).
3. Ventajas y desventajas del paradigma ZKVM
Las ventajas incluyen el uso del ISA existente, el soporte de múltiples programas con un solo circuito, etc.; las desventajas incluyen los costos derivados de la generalidad, operaciones de alto costo y altos costos de prueba, etc.
Seis, resumen y desarrollo de zk-SNARKs en la máquina virtual de Ethereum
( 1. Cómo funciona ZKEVM
ZKEVM convierte el conjunto de instrucciones EVM para que se ejecute en el sistema ZK, cada instrucción debe proporcionar una prueba, incluyendo prueba de estado y prueba de corrección de ejecución.
) 2. Proceso de implementación de ZKEVM
Incluye pasos como la obtención de datos, el procesamiento de datos, la generación de pruebas, la prueba recursiva y la presentación de pruebas.
( 3. Características de ZKEVM
Las características principales incluyen la mejora de la capacidad de procesamiento de transacciones, la protección de la privacidad y la verificación eficiente.
Siete, Resumen y Desarrollo de la Solución de Redes de Capa Dos de zk-SNARKs
) 1. Mecanismo de trabajo de ZK Rollup
ZK Rollup reduce el uso de recursos computacionales al ejecutar transacciones fuera de la cadena y colocar las transacciones firmadas finales de nuevo en la cadena.
2. Desventajas y optimización de ZK Rollup
La principal desventaja es el alto costo computacional. Las soluciones de optimización incluyen la optimización del cálculo de algoritmos criptográficos, la combinación de Optimistic y ZK Rollup, el desarrollo de ZK EVM dedicado y la optimización del hardware, entre otros.
Ocho, direcciones futuras del desarrollo de zk-SNARKs
1. Acelerar el desarrollo del entorno de cálculo
incluyendo el desarrollo de tecnologías como ZK-ASIC y ZKCoprocessor.
2. La propuesta y el desarrollo de ZKML
zk-SNARKs aprendizaje automático###ZKML### es un campo emergente que aplica la tecnología ZKP al aprendizaje automático.
3. Desarrollo relacionado con la tecnología de escalado de zk-SNARKs
Incluyendo la propuesta y el desarrollo de conceptos como ZKThreads y ZK Sharding.
4. El desarrollo de la interoperabilidad de zk-SNARKs
Incluyendo el desarrollo de tecnologías como ZK State Channels y el Protocolo de Interoperabilidad Omnicanal ZK.
IX. Conclusión
Este artículo revisa de manera integral el desarrollo de la tecnología ZKP y su aplicación en el campo de la Cadena de bloques, explorando todos los aspectos desde la teoría básica hasta la aplicación práctica. A través del análisis de las últimas tecnologías y tendencias de desarrollo, este artículo muestra el enorme potencial de ZKP para mejorar la eficiencia y la seguridad de los sistemas de Cadena de bloques, proporcionando una perspectiva sistemática para entender y aplicar la tecnología ZKP.
A continuación se presentan los comentarios:
zk cada vez más intenso, aún no es suficiente~