Tổng quan về công nghệ zk-SNARK và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain
Tóm tắt
zk-SNARK(ZKP) như một trong những đổi mới quan trọng trong lĩnh vực Blockchain, đã nhận được sự quan tâm rộng rãi từ cả giới học thuật và ngành công nghiệp trong những năm gần đây. Bài viết này hệ thống ôn lại quá trình phát triển của công nghệ ZKP trong gần bốn mươi năm qua, phân tích trọng tâm công nghệ ZKP dựa trên mạch, bao gồm thiết kế và tối ưu hóa các mô hình như zkSNARK, PLONK. Về môi trường tính toán, bài viết giới thiệu ZKVM và ZKEVM, thảo luận về tiềm năng của chúng trong việc nâng cao khả năng xử lý giao dịch và bảo vệ quyền riêng tư. Ngoài ra, bài viết còn thảo luận về cơ chế hoạt động và phương pháp tối ưu hóa của ZK Rollup như một giải pháp mở rộng Layer 2, cũng như những tiến bộ mới nhất về tăng tốc phần cứng, giải pháp hỗn hợp. Cuối cùng, bài viết nhìn về tương lai của các khái niệm mới nổi như ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, phân tích triển vọng ứng dụng của chúng trong khả năng mở rộng, khả năng tương tác và bảo vệ quyền riêng tư của Blockchain. Thông qua phân tích toàn diện về những công nghệ và xu hướng này, bài viết cung cấp một cái nhìn hệ thống để hiểu và ứng dụng công nghệ ZKP, thể hiện tiềm năng to lớn của nó trong việc nâng cao hiệu quả và tính an toàn của hệ thống Blockchain.
Một, kiến thức cơ bản về zk-SNARK
1. Tóm tắt
zk-SNARK ( ZKP ) được Goldwasser và các cộng sự đề xuất lần đầu tiên vào năm 1985, là một hệ thống chứng minh tương tác cho phép người chứng minh chứng minh tính đúng đắn của một mệnh đề cho người xác nhận mà không cần tiết lộ thêm thông tin nào. ZKP có ba đặc tính cơ bản: tính đầy đủ, tính tin cậy và tính không biết.
2. Ví dụ về zk-SNARK
Dưới đây là một ví dụ ZKP xác minh liệu người chứng thực có sở hữu một số bí mật nào đó hay không, bao gồm ba giai đoạn: thiết lập, thách thức và phản hồi:
Giai đoạn thiết lập: Người chứng chọn hai số nguyên tố lớn p và q, tính N = p * q, v = s^2 mod N, và chọn ngẫu nhiên r để tính x = r^2 mod N.
Giai đoạn thách thức: Người xác thực chọn ngẫu nhiên một vị trí a(0 hoặc 1) làm thách thức.
Giai đoạn phản hồi: Người chứng nhận tính toán phản hồi g dựa trên giá trị a. Người xác thực kiểm tra tính hợp lệ của chứng minh bằng cách xác minh g^2 mod N có bằng x * v^a mod N hay không.
Thông qua nhiều vòng tương tác, giải pháp này có thể chứng minh rằng người chứng minh thực sự sở hữu số bí mật s mà không tiết lộ nó.
Hai, zk-SNARK không tương tác
1. Bối cảnh
ZKP truyền thống thường cần nhiều vòng tương tác, điều này không thực tế trong một số tình huống ứng dụng. Việc đưa ra chứng minh không tương tác về tính xác thực của thông tin (NIZK) đã giải quyết vấn đề này.
2. Sự đề xuất của NIZK
Khái niệm NIZK lần đầu được Blum và các cộng sự đề xuất vào năm 1988, chứng minh rằng việc xác thực có thể được thực hiện mà không cần nhiều vòng tương tác. NIZK được chia thành ba giai đoạn: thiết lập, tính toán và xác minh, được thực hiện thông qua chuỗi tham khảo chung (CRS).
3. Biến đổi Fiat-Shamir
Biến đổi Fiat-Shamir là một phương pháp chuyển đổi ZKP tương tác thành không tương tác, thông qua việc giới thiệu hàm băm để giảm số lần tương tác.
4. Nghiên cứu quan trọng khác
Groth và những người khác đã đề xuất một phương án NIZK dựa trên bài toán logarithm rời rạc và ghép cặp song tuyến tính, đạt được tính hoàn hảo và tính không biết. Kalai và những người khác đã đề xuất một phương pháp NIZK dựa trên "chứng minh của người bình thường", phù hợp với nhiều vấn đề.
Ba, Chứng minh không có kiến thức dựa trên mạch
1. Bối cảnh
Hệ thống ZKP dựa trên mạch nhấn mạnh việc sử dụng mạch ( thường là mạch số học hoặc mạch Boolean ) để biểu diễn và xác minh quy trình tính toán.
2. Khái niệm cơ bản và đặc điểm của mô hình mạch điện
Mô hình mạch điện chuyển đổi quá trình tính toán thành một loạt các cổng và dây, bao gồm hai loại lớn là mạch số và mạch logic.
3. Thiết kế và ứng dụng mạch trong zk-SNARK
Quá trình thiết kế mạch bao gồm việc biểu diễn vấn đề, tối ưu hóa mạch, chuyển đổi thành biểu diễn đa thức, tạo ra chuỗi tham chiếu công cộng (CRS) và việc tạo và xác minh chứng.
4. Những thiếu sót và thách thức tiềm ẩn
Những thách thức chính bao gồm độ phức tạp và quy mô của mạch, khó khăn trong việc tối ưu hóa, khả năng thích ứng với các nhiệm vụ tính toán cụ thể, độ khó trong việc triển khai thuật toán mã hóa và tiêu tốn tài nguyên.
Bốn, mô hình zk-SNARK
1. Mô hình thuật toán phổ biến
Chủ yếu bao gồm zk-SNARK, mô hình Ben-Sasson, mô hình Pinocchio, mô hình Bulletproofs và mô hình Ligero.
2. Giải pháp dựa trên PCP tuyến tính và vấn đề logarit rời rạc
Bao gồm mô hình Groth16, mô hình Sonic, mô hình PLONK, mô hình Marlin, v.v.
3. Giải pháp dựa trên chứng minh của người bình thường
Bao gồm các mô hình Hyrax, mô hình Libra và mô hình Spartan.
4. Chứng minh có thể kiểm tra dựa trên xác suất ( PCP ) của zk-SNARK
Bao gồm mô hình STARK, mô hình Aurora, mô hình Succinct Aurora và mô hình Fractal.
Năm, Tổng quan và phát triển của máy ảo zk-SNARK
1. Phân loại ZKVM hiện có
Chủ yếu được chia thành ZKVM( kiểu chính thống như RISCZero, PolygonMiden), và ZKVM( tương đương EVM như các dự án zkEVM) và ZKVM( tối ưu hóa kiến thức bằng 0 như Cairo-VM, Valida).
2. Mô hình phía trước và phía sau
Hệ thống ZKP thường được chia thành hai phần: phần xây dựng mạch ở phía trước ( và phần tạo ra và xác minh chứng cứ ở phía sau ).
( 3. Ưu nhược điểm của mô hình ZKVM
Ưu điểm bao gồm việc tận dụng ISA hiện có, hỗ trợ nhiều chương trình bằng một mạch duy nhất; nhược điểm bao gồm chi phí do tính tổng quát mang lại, chi phí hoạt động cao và chi phí chứng minh cao.
Sáu, Tóm tắt và phát triển của Máy ảo Ethereum zk-SNARK
) 1. Cơ chế hoạt động của ZKEVM
ZKEVM chuyển đổi tập lệnh EVM sang hệ thống ZK để thực thi, mỗi lệnh đều cần cung cấp chứng minh, bao gồm chứng minh trạng thái và chứng minh tính đúng đắn của việc thực thi.
2. Quy trình thực hiện ZKEVM
Bao gồm các bước lấy dữ liệu, xử lý dữ liệu, tạo bằng chứng, bằng chứng đệ quy và nộp bằng chứng.
3. Đặc điểm của ZKEVM
Các đặc điểm chính bao gồm nâng cao khả năng xử lý giao dịch, bảo vệ quyền riêng tư và xác thực hiệu quả.
Bảy, Tóm tắt và Phát triển về Giải pháp Mạng Lớp Hai zk-SNARK
1. Cơ chế hoạt động của ZK Rollup
ZK Rollup giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên tính toán bằng cách thực hiện giao dịch ngoài chuỗi và đưa giao dịch đã ký cuối cùng trở lại chuỗi.
2. Nhược điểm và tối ưu hóa của ZK Rollup
Nhược điểm chính là chi phí tính toán cao. Các giải pháp tối ưu bao gồm tối ưu hóa tính toán thuật toán mật mã, kết hợp Optimistic và ZK Rollup, phát triển ZK EVM chuyên dụng cũng như tối ưu hóa phần cứng.
Tám, Hướng phát triển tương lai của zk-SNARK
1. Tăng tốc sự phát triển của môi trường tính toán
Bao gồm sự phát triển của các công nghệ như ZK-ASIC và ZKCoprocessor.
2. Sự đề xuất và phát triển của ZKML
zk-SNARK máy học ### ZKML ### là lĩnh vực mới nổi áp dụng công nghệ ZKP vào máy học.
( 3. Phát triển liên quan đến công nghệ mở rộng zk-SNARK
Bao gồm sự đề xuất và phát triển của các khái niệm như ZKThreads và ZK Sharding.
) 4. Sự phát triển của khả năng tương tác ZKP
Bao gồm sự phát triển của các công nghệ như Kênh Trạng thái ZK và Giao thức Tương tác Đa chuỗi ZK.
Chín, kết luận
Bài viết này đã tổng quan lại quá trình phát triển của công nghệ ZKP và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain, thảo luận về các khía cạnh từ lý thuyết cơ bản đến ứng dụng thực tế. Qua việc phân tích công nghệ và xu hướng phát triển mới nhất, bài viết đã trình bày tiềm năng to lớn của ZKP trong việc nâng cao hiệu suất và tính an toàn của hệ thống Blockchain, cung cấp một góc nhìn hệ thống để hiểu và áp dụng công nghệ ZKP.
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.
16 thích
Phần thưởng
16
6
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
AlwaysMissingTops
· 07-18 16:45
Nói sớm, đã ngồi trong thế giới tiền điện tử được mười năm rồi, được không?
Xem bản gốcTrả lời0
FortuneTeller42
· 07-16 09:26
Nhà tư vấn kỹ thuật, đã giao dịch coin, thắng thua đủ thứ, hiểu biết một chút về mọi thứ. Theo dõi Blockchain 8 năm, người tiên phong về tư tưởng. I'm still learning...
Dưới đây là nhận xét:
zk càng ngày càng mạnh mẽ rồi, vẫn chưa đủ~
Xem bản gốcTrả lời0
AirdropSweaterFan
· 07-15 17:11
Phát hành chuỗi công cộng thì phải xem zk rồi nhỉ~
Xem bản gốcTrả lời0
WhaleMinion
· 07-15 17:05
Còn phải vào nhóm cuốn nữa, bao giờ mới kết thúc?
Xem bản gốcTrả lời0
CryptoPunster
· 07-15 16:55
đồ ngốc cũng配 hiểu công nghệ cao sâu như vậy? Hãy thử xóa sạch vốn trước đã.
Công nghệ zk-SNARK trong lĩnh vực Blockchain có những tiến bộ mới nhất và triển vọng ứng dụng.
Tổng quan về công nghệ zk-SNARK và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain
Tóm tắt
zk-SNARK(ZKP) như một trong những đổi mới quan trọng trong lĩnh vực Blockchain, đã nhận được sự quan tâm rộng rãi từ cả giới học thuật và ngành công nghiệp trong những năm gần đây. Bài viết này hệ thống ôn lại quá trình phát triển của công nghệ ZKP trong gần bốn mươi năm qua, phân tích trọng tâm công nghệ ZKP dựa trên mạch, bao gồm thiết kế và tối ưu hóa các mô hình như zkSNARK, PLONK. Về môi trường tính toán, bài viết giới thiệu ZKVM và ZKEVM, thảo luận về tiềm năng của chúng trong việc nâng cao khả năng xử lý giao dịch và bảo vệ quyền riêng tư. Ngoài ra, bài viết còn thảo luận về cơ chế hoạt động và phương pháp tối ưu hóa của ZK Rollup như một giải pháp mở rộng Layer 2, cũng như những tiến bộ mới nhất về tăng tốc phần cứng, giải pháp hỗn hợp. Cuối cùng, bài viết nhìn về tương lai của các khái niệm mới nổi như ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, phân tích triển vọng ứng dụng của chúng trong khả năng mở rộng, khả năng tương tác và bảo vệ quyền riêng tư của Blockchain. Thông qua phân tích toàn diện về những công nghệ và xu hướng này, bài viết cung cấp một cái nhìn hệ thống để hiểu và ứng dụng công nghệ ZKP, thể hiện tiềm năng to lớn của nó trong việc nâng cao hiệu quả và tính an toàn của hệ thống Blockchain.
Một, kiến thức cơ bản về zk-SNARK
1. Tóm tắt
zk-SNARK ( ZKP ) được Goldwasser và các cộng sự đề xuất lần đầu tiên vào năm 1985, là một hệ thống chứng minh tương tác cho phép người chứng minh chứng minh tính đúng đắn của một mệnh đề cho người xác nhận mà không cần tiết lộ thêm thông tin nào. ZKP có ba đặc tính cơ bản: tính đầy đủ, tính tin cậy và tính không biết.
2. Ví dụ về zk-SNARK
Dưới đây là một ví dụ ZKP xác minh liệu người chứng thực có sở hữu một số bí mật nào đó hay không, bao gồm ba giai đoạn: thiết lập, thách thức và phản hồi:
Giai đoạn thiết lập: Người chứng chọn hai số nguyên tố lớn p và q, tính N = p * q, v = s^2 mod N, và chọn ngẫu nhiên r để tính x = r^2 mod N.
Giai đoạn thách thức: Người xác thực chọn ngẫu nhiên một vị trí a(0 hoặc 1) làm thách thức.
Giai đoạn phản hồi: Người chứng nhận tính toán phản hồi g dựa trên giá trị a. Người xác thực kiểm tra tính hợp lệ của chứng minh bằng cách xác minh g^2 mod N có bằng x * v^a mod N hay không.
Thông qua nhiều vòng tương tác, giải pháp này có thể chứng minh rằng người chứng minh thực sự sở hữu số bí mật s mà không tiết lộ nó.
Hai, zk-SNARK không tương tác
1. Bối cảnh
ZKP truyền thống thường cần nhiều vòng tương tác, điều này không thực tế trong một số tình huống ứng dụng. Việc đưa ra chứng minh không tương tác về tính xác thực của thông tin (NIZK) đã giải quyết vấn đề này.
2. Sự đề xuất của NIZK
Khái niệm NIZK lần đầu được Blum và các cộng sự đề xuất vào năm 1988, chứng minh rằng việc xác thực có thể được thực hiện mà không cần nhiều vòng tương tác. NIZK được chia thành ba giai đoạn: thiết lập, tính toán và xác minh, được thực hiện thông qua chuỗi tham khảo chung (CRS).
3. Biến đổi Fiat-Shamir
Biến đổi Fiat-Shamir là một phương pháp chuyển đổi ZKP tương tác thành không tương tác, thông qua việc giới thiệu hàm băm để giảm số lần tương tác.
4. Nghiên cứu quan trọng khác
Groth và những người khác đã đề xuất một phương án NIZK dựa trên bài toán logarithm rời rạc và ghép cặp song tuyến tính, đạt được tính hoàn hảo và tính không biết. Kalai và những người khác đã đề xuất một phương pháp NIZK dựa trên "chứng minh của người bình thường", phù hợp với nhiều vấn đề.
Ba, Chứng minh không có kiến thức dựa trên mạch
1. Bối cảnh
Hệ thống ZKP dựa trên mạch nhấn mạnh việc sử dụng mạch ( thường là mạch số học hoặc mạch Boolean ) để biểu diễn và xác minh quy trình tính toán.
2. Khái niệm cơ bản và đặc điểm của mô hình mạch điện
Mô hình mạch điện chuyển đổi quá trình tính toán thành một loạt các cổng và dây, bao gồm hai loại lớn là mạch số và mạch logic.
3. Thiết kế và ứng dụng mạch trong zk-SNARK
Quá trình thiết kế mạch bao gồm việc biểu diễn vấn đề, tối ưu hóa mạch, chuyển đổi thành biểu diễn đa thức, tạo ra chuỗi tham chiếu công cộng (CRS) và việc tạo và xác minh chứng.
4. Những thiếu sót và thách thức tiềm ẩn
Những thách thức chính bao gồm độ phức tạp và quy mô của mạch, khó khăn trong việc tối ưu hóa, khả năng thích ứng với các nhiệm vụ tính toán cụ thể, độ khó trong việc triển khai thuật toán mã hóa và tiêu tốn tài nguyên.
Bốn, mô hình zk-SNARK
1. Mô hình thuật toán phổ biến
Chủ yếu bao gồm zk-SNARK, mô hình Ben-Sasson, mô hình Pinocchio, mô hình Bulletproofs và mô hình Ligero.
2. Giải pháp dựa trên PCP tuyến tính và vấn đề logarit rời rạc
Bao gồm mô hình Groth16, mô hình Sonic, mô hình PLONK, mô hình Marlin, v.v.
3. Giải pháp dựa trên chứng minh của người bình thường
Bao gồm các mô hình Hyrax, mô hình Libra và mô hình Spartan.
4. Chứng minh có thể kiểm tra dựa trên xác suất ( PCP ) của zk-SNARK
Bao gồm mô hình STARK, mô hình Aurora, mô hình Succinct Aurora và mô hình Fractal.
Năm, Tổng quan và phát triển của máy ảo zk-SNARK
1. Phân loại ZKVM hiện có
Chủ yếu được chia thành ZKVM( kiểu chính thống như RISCZero, PolygonMiden), và ZKVM( tương đương EVM như các dự án zkEVM) và ZKVM( tối ưu hóa kiến thức bằng 0 như Cairo-VM, Valida).
2. Mô hình phía trước và phía sau
Hệ thống ZKP thường được chia thành hai phần: phần xây dựng mạch ở phía trước ( và phần tạo ra và xác minh chứng cứ ở phía sau ).
( 3. Ưu nhược điểm của mô hình ZKVM
Ưu điểm bao gồm việc tận dụng ISA hiện có, hỗ trợ nhiều chương trình bằng một mạch duy nhất; nhược điểm bao gồm chi phí do tính tổng quát mang lại, chi phí hoạt động cao và chi phí chứng minh cao.
Sáu, Tóm tắt và phát triển của Máy ảo Ethereum zk-SNARK
) 1. Cơ chế hoạt động của ZKEVM
ZKEVM chuyển đổi tập lệnh EVM sang hệ thống ZK để thực thi, mỗi lệnh đều cần cung cấp chứng minh, bao gồm chứng minh trạng thái và chứng minh tính đúng đắn của việc thực thi.
2. Quy trình thực hiện ZKEVM
Bao gồm các bước lấy dữ liệu, xử lý dữ liệu, tạo bằng chứng, bằng chứng đệ quy và nộp bằng chứng.
3. Đặc điểm của ZKEVM
Các đặc điểm chính bao gồm nâng cao khả năng xử lý giao dịch, bảo vệ quyền riêng tư và xác thực hiệu quả.
Bảy, Tóm tắt và Phát triển về Giải pháp Mạng Lớp Hai zk-SNARK
1. Cơ chế hoạt động của ZK Rollup
ZK Rollup giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên tính toán bằng cách thực hiện giao dịch ngoài chuỗi và đưa giao dịch đã ký cuối cùng trở lại chuỗi.
2. Nhược điểm và tối ưu hóa của ZK Rollup
Nhược điểm chính là chi phí tính toán cao. Các giải pháp tối ưu bao gồm tối ưu hóa tính toán thuật toán mật mã, kết hợp Optimistic và ZK Rollup, phát triển ZK EVM chuyên dụng cũng như tối ưu hóa phần cứng.
Tám, Hướng phát triển tương lai của zk-SNARK
1. Tăng tốc sự phát triển của môi trường tính toán
Bao gồm sự phát triển của các công nghệ như ZK-ASIC và ZKCoprocessor.
2. Sự đề xuất và phát triển của ZKML
zk-SNARK máy học ### ZKML ### là lĩnh vực mới nổi áp dụng công nghệ ZKP vào máy học.
( 3. Phát triển liên quan đến công nghệ mở rộng zk-SNARK
Bao gồm sự đề xuất và phát triển của các khái niệm như ZKThreads và ZK Sharding.
) 4. Sự phát triển của khả năng tương tác ZKP
Bao gồm sự phát triển của các công nghệ như Kênh Trạng thái ZK và Giao thức Tương tác Đa chuỗi ZK.
Chín, kết luận
Bài viết này đã tổng quan lại quá trình phát triển của công nghệ ZKP và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain, thảo luận về các khía cạnh từ lý thuyết cơ bản đến ứng dụng thực tế. Qua việc phân tích công nghệ và xu hướng phát triển mới nhất, bài viết đã trình bày tiềm năng to lớn của ZKP trong việc nâng cao hiệu suất và tính an toàn của hệ thống Blockchain, cung cấp một góc nhìn hệ thống để hiểu và áp dụng công nghệ ZKP.
Dưới đây là nhận xét:
zk càng ngày càng mạnh mẽ rồi, vẫn chưa đủ~