ملخص عن تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين
ملخص
الzk-SNARKs ( ZKP ) كاختراق مهم في مجال علم التشفير، تم تطبيقه على نطاق واسع في تكنولوجيا البلوكتشين في السنوات الأخيرة. تقدم هذه المقالة مراجعة شاملة لتطور تقنية ZKP على مدى الأربعين عامًا الماضية، مع التركيز على تحليل تقنيات ZKP المستندة إلى الدوائر، ZKVM، ZKEVM وغيرها من المفاهيم الناشئة، فضلاً عن حلول التوسع Layer 2 مثل ZK Rollup. بالإضافة إلى ذلك، تناقش المقالة الاتجاهات البحثية الرائدة مثل ZKCoprocessor، ZKML، ZKThreads، وتستشرف إمكانيات ZKP في تعزيز كفاءة أنظمة البلوكتشين، والأمان وحماية الخصوصية.
أولاً، zk-SNARKs المعلومات الأساسية
1. نظرة عامة
أُقيمت zk-SNARKs لأول مرة من قِبل Goldwasser وآخرين في عام 1985، وهي بروتوكول يتيح التحقق من صحة الاقتراح دون الحاجة إلى تسريب المعلومات. يمتلك zk-SNARKs ثلاث خصائص أساسية: الاكتمال، والموثوقية، وخصائص عدم المعرفة. تكمن جوهر zk-SNARKs في قدرة المُثبت على إثبات امتلاكه لمعلومة معينة للمُتحقق، دون الكشف عن أي معلومات حول تلك المعلومة.
2. أمثلة على براهين المعرفة الصفرية
فيما يلي مثال بسيط ل ZKP يتكون من ثلاث مراحل: الإعداد والتحدي والاستجابة:
مرحلة الإعداد: يختار المُثبت الرقم السري s، ويحسب v=gs mod p ثم يرسله إلى المُتحقق.
مرحلة التحدي: يقوم المدقق باختيار موقع تحدي عشوائي a وإرساله إلى المبرهن.
مرحلة الاستجابة: يقوم المُثبت بحساب الاستجابة g بناءً على قيمة a، ويتحقق المُحقق مما إذا كانت g تلبي معادلة معينة.
من خلال التفاعل المتعدد الجولات، يمكن للمدقق أن يثق في أن المُثبت لديه السر s، دون الحاجة إلى معرفة القيمة المحددة لـ s.
ثانياً، zk-SNARKs غير التفاعلية
1. الخلفية
تتطلب ZKP التقليدية عادةً تفاعلات متعددة ، وهو ما لا يكون عمليًا في بعض سيناريوهات التطبيقات. قدمت الإثباتات غير التفاعلية للمعرفة الصفرية (NIZK) لحل هذه المشكلة.
2. تطور NIZK
اقترح بلوم وآخرون مفهوم NIZK لأول مرة في عام 1988، حيث أدخلوا نموذج سلسلة المرجعية العامة (CRS). بعد ذلك، تم اقتراح طرق مثل تحويل فيات-شامير لتحويل ZKP التفاعلي إلى غير تفاعلي. عززت أبحاث غروث وآخرين تطبيق NIZK في علم التشفير وتقنية البلوكتشين.
ثالثاً، zk-SNARKs المعتمدة على الدوائر
1. الخلفية
تظهر أنظمة ZKP القائمة على الدوائر مزايا عند التعامل مع المهام الحسابية المعقدة، مما يجعلها محور التركيز الحالي في أبحاث ZKP.
2. مفهوم نموذج الدائرة وخصائصه
نموذج الدائرة يحول عملية الحساب إلى دائرة تتكون من بوابات وأسلاك، وتنقسم بشكل رئيسي إلى فئتين: الدوائر الحسابية والدوائر المنطقية. هذا النموذج مناسب للمعالجة المتوازية وأنواع معينة من مهام الحساب.
3. تصميم الدوائر وتطبيقاتها في zk-SNARKs
تشمل عملية تصميم الدائرة تمثيل المشكلة، تحسين الدائرة، تحويل التمثيل المتعدد الحدود، وغيرها من الخطوات. من خلال التصميم المعقول، يمكن تحسين كفاءة وأمان نظام zk-SNARKs.
4. العيوب والتحديات المحتملة
لا تزال تعقيد الدوائر، وصعوبة تحسينها، وملاءمتها لمهام معينة، عوامل تمثل التحديات الرئيسية التي تواجه أنظمة ZKP القائمة على الدوائر.
أربعة، zk-SNARKs نموذج
تقدم هذه الفقرة نماذج متعددة من ZKP، بما في ذلك zk-SNARKs، نموذج بن-ساسون، نموذج بينوكيو، وبوليتبروفس وغيرها. تتميز هذه النماذج بخصائص مختلفة، مما يجعلها مناسبة لمجالات تطبيق مختلفة.
٥. نظرة عامة على آلة المعرفة الصفرية وتطورها
1. الخلفية
ZKVM كأحد طرق تنفيذ ZKP، تهدف إلى توليد zk-SNARKs من خلال برامج الآلات الافتراضية.
2. تصنيف ZKVM الحالي
تنقسم بشكل رئيسي إلى ثلاثة أنواع: ZKVM من النوع السائد، ZKVM المكافئة لـ EVM، و ZKVM المحسنة للمعرفة الصفرية.
3. نمط الواجهة الأمامية والواجهة الخلفية
عادةً ما يُقسم نظام ZKP إلى قسمين: الواجهة الأمامية والمساحة الخلفية، حيث تتولى الواجهة الأمامية مسؤولية عرض المشكلات، بينما تتولى المساحة الخلفية مسؤولية إنشاء وإثبات التحقق.
4. مزايا وعيوب نموذج zk-SNARKs
يمتلك ZKVM مزايا الاستفادة من مجموعة التعليمات الحالية ودعم البرامج المتعددة، لكنه يواجه أيضًا تحديات مثل ارتفاع تكاليف العمليّة وعبء العموميات.
٦. نظرة عامة وتطور zk-Ethereum Virtual Machine
1. الخلفية
ZKEVM مصمم خصيصًا للإيثيريوم، للتحقق من صحة تنفيذ العقود الذكية وحماية خصوصية المعاملات.
2. كيفية عمل ZKEVM
يحقق ZKEVM وظيفته من خلال معالجة سجلات التنفيذ، وتوليد إثباتات zk-SNARKs، وتجمع الإثباتات.
3. عملية تنفيذ ZKEVM
تشمل خطوات الحصول على البيانات، معالجة البيانات،生成证明،递归证明 وتقديم证明.
4. ميزات ZKEVM
تشمل الميزات الرئيسية تحسين قدرة معالجة المعاملات، وحماية الخصوصية، والتحقق الفعال.
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثانية المعتمدة على zk-SNARKs وتطورها
1. الخلفية
ZK Rollup كحل توسيع لطبقة 2 على الإيثريوم، يهدف إلى حل مشكلة قابلية توسيع البلوكتشين.
2. آلية عمل zk-SNARKs
من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة وتوليد إثباتات الصحة، يمكن أن يزيد ZK Rollup بشكل كبير من كفاءة معالجة المعاملات.
3. اتجاه تحسين zk-Rollup
تشمل بشكل رئيسي تحسين حسابات خوارزميات التشفير، ودمج Optimistic وZK Rollup، وتطوير ZK EVM مخصص، بالإضافة إلى تحسينات في الأجهزة.
ثامنا، اتجاهات تطوير zk-SNARKs في المستقبل
1. تسريع تطوير بيئة الحساب
بما في ذلك تطوير تقنيات مثل ZK-ASIC و ZKCoprocessor.
2. تقديم وتطور zk-SNARKs
يجمع ZKML بين ZKP وتقنيات التعلم الآلي، مما يوفر إمكانيات جديدة للحوسبة مع حماية الخصوصية.
3. تطورات تقنية توسيع zk-SNARKs
إن تقديم تقنيات مثل ZKThreads و ZK Sharding يوفر أفكارًا جديدة لتوسيع البلوكتشين.
4. تطوير التوافقية للzk-SNARKs
تقنيات مثل قنوات الحالة zk وبروتوكول التوافق متعدد السلاسل zk تعزز تطوير التوافق عبر السلاسل.
٩. الاستنتاج
تستعرض هذه المقالة تاريخ تطور تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين، وتظهر الإمكانيات الكبيرة لتقنية zk-SNARKs في تحسين كفاءة وأمان وحماية الخصوصية في أنظمة البلوكتشين. مع التقدم المستمر في التكنولوجيا، من المتوقع أن تلعب تقنية zk-SNARKs دورًا هامًا في مجالات أوسع.
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 7
أعجبني
7
6
إعادة النشر
مشاركة
تعليق
0/400
AllInAlice
· 07-20 11:42
هذه التقنية مثيرة للاهتمام حقًا
شاهد النسخة الأصليةرد0
degenonymous
· 07-20 00:43
آي، يبدو الأمر معقدًا، لا بد أن يكون l2 هو المنقذ.
شاهد النسخة الأصليةرد0
Layer3Dreamer
· 07-20 00:42
من الناحية النظرية، فإن قابلية تجميع snark التكرارية هي تغيير اللعبة الحقيقي هنا...
شاهد النسخة الأصليةرد0
PanicSeller
· 07-20 00:38
هذا المشروع ارتفع، لا تلومني إذا لم أخبرك.
شاهد النسخة الأصليةرد0
Web3ExplorerLin
· 07-20 00:22
فرضية: تقنية zk تشبه تعليم الفيزياء الكمومية لطفل في الخامسة من عمره دون الكشف عن الرياضيات...مذهل بصراحة
استعراض شامل لتقنية zk-SNARKs: من الأساسيات إلى تطبيقات البلوكتشين المتقدمة
ملخص عن تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين
ملخص
الzk-SNARKs ( ZKP ) كاختراق مهم في مجال علم التشفير، تم تطبيقه على نطاق واسع في تكنولوجيا البلوكتشين في السنوات الأخيرة. تقدم هذه المقالة مراجعة شاملة لتطور تقنية ZKP على مدى الأربعين عامًا الماضية، مع التركيز على تحليل تقنيات ZKP المستندة إلى الدوائر، ZKVM، ZKEVM وغيرها من المفاهيم الناشئة، فضلاً عن حلول التوسع Layer 2 مثل ZK Rollup. بالإضافة إلى ذلك، تناقش المقالة الاتجاهات البحثية الرائدة مثل ZKCoprocessor، ZKML، ZKThreads، وتستشرف إمكانيات ZKP في تعزيز كفاءة أنظمة البلوكتشين، والأمان وحماية الخصوصية.
أولاً، zk-SNARKs المعلومات الأساسية
1. نظرة عامة
أُقيمت zk-SNARKs لأول مرة من قِبل Goldwasser وآخرين في عام 1985، وهي بروتوكول يتيح التحقق من صحة الاقتراح دون الحاجة إلى تسريب المعلومات. يمتلك zk-SNARKs ثلاث خصائص أساسية: الاكتمال، والموثوقية، وخصائص عدم المعرفة. تكمن جوهر zk-SNARKs في قدرة المُثبت على إثبات امتلاكه لمعلومة معينة للمُتحقق، دون الكشف عن أي معلومات حول تلك المعلومة.
2. أمثلة على براهين المعرفة الصفرية
فيما يلي مثال بسيط ل ZKP يتكون من ثلاث مراحل: الإعداد والتحدي والاستجابة:
مرحلة الإعداد: يختار المُثبت الرقم السري s، ويحسب v=gs mod p ثم يرسله إلى المُتحقق.
مرحلة التحدي: يقوم المدقق باختيار موقع تحدي عشوائي a وإرساله إلى المبرهن.
مرحلة الاستجابة: يقوم المُثبت بحساب الاستجابة g بناءً على قيمة a، ويتحقق المُحقق مما إذا كانت g تلبي معادلة معينة.
من خلال التفاعل المتعدد الجولات، يمكن للمدقق أن يثق في أن المُثبت لديه السر s، دون الحاجة إلى معرفة القيمة المحددة لـ s.
ثانياً، zk-SNARKs غير التفاعلية
1. الخلفية
تتطلب ZKP التقليدية عادةً تفاعلات متعددة ، وهو ما لا يكون عمليًا في بعض سيناريوهات التطبيقات. قدمت الإثباتات غير التفاعلية للمعرفة الصفرية (NIZK) لحل هذه المشكلة.
2. تطور NIZK
اقترح بلوم وآخرون مفهوم NIZK لأول مرة في عام 1988، حيث أدخلوا نموذج سلسلة المرجعية العامة (CRS). بعد ذلك، تم اقتراح طرق مثل تحويل فيات-شامير لتحويل ZKP التفاعلي إلى غير تفاعلي. عززت أبحاث غروث وآخرين تطبيق NIZK في علم التشفير وتقنية البلوكتشين.
ثالثاً، zk-SNARKs المعتمدة على الدوائر
1. الخلفية
تظهر أنظمة ZKP القائمة على الدوائر مزايا عند التعامل مع المهام الحسابية المعقدة، مما يجعلها محور التركيز الحالي في أبحاث ZKP.
2. مفهوم نموذج الدائرة وخصائصه
نموذج الدائرة يحول عملية الحساب إلى دائرة تتكون من بوابات وأسلاك، وتنقسم بشكل رئيسي إلى فئتين: الدوائر الحسابية والدوائر المنطقية. هذا النموذج مناسب للمعالجة المتوازية وأنواع معينة من مهام الحساب.
3. تصميم الدوائر وتطبيقاتها في zk-SNARKs
تشمل عملية تصميم الدائرة تمثيل المشكلة، تحسين الدائرة، تحويل التمثيل المتعدد الحدود، وغيرها من الخطوات. من خلال التصميم المعقول، يمكن تحسين كفاءة وأمان نظام zk-SNARKs.
4. العيوب والتحديات المحتملة
لا تزال تعقيد الدوائر، وصعوبة تحسينها، وملاءمتها لمهام معينة، عوامل تمثل التحديات الرئيسية التي تواجه أنظمة ZKP القائمة على الدوائر.
أربعة، zk-SNARKs نموذج
تقدم هذه الفقرة نماذج متعددة من ZKP، بما في ذلك zk-SNARKs، نموذج بن-ساسون، نموذج بينوكيو، وبوليتبروفس وغيرها. تتميز هذه النماذج بخصائص مختلفة، مما يجعلها مناسبة لمجالات تطبيق مختلفة.
٥. نظرة عامة على آلة المعرفة الصفرية وتطورها
1. الخلفية
ZKVM كأحد طرق تنفيذ ZKP، تهدف إلى توليد zk-SNARKs من خلال برامج الآلات الافتراضية.
2. تصنيف ZKVM الحالي
تنقسم بشكل رئيسي إلى ثلاثة أنواع: ZKVM من النوع السائد، ZKVM المكافئة لـ EVM، و ZKVM المحسنة للمعرفة الصفرية.
3. نمط الواجهة الأمامية والواجهة الخلفية
عادةً ما يُقسم نظام ZKP إلى قسمين: الواجهة الأمامية والمساحة الخلفية، حيث تتولى الواجهة الأمامية مسؤولية عرض المشكلات، بينما تتولى المساحة الخلفية مسؤولية إنشاء وإثبات التحقق.
4. مزايا وعيوب نموذج zk-SNARKs
يمتلك ZKVM مزايا الاستفادة من مجموعة التعليمات الحالية ودعم البرامج المتعددة، لكنه يواجه أيضًا تحديات مثل ارتفاع تكاليف العمليّة وعبء العموميات.
٦. نظرة عامة وتطور zk-Ethereum Virtual Machine
1. الخلفية
ZKEVM مصمم خصيصًا للإيثيريوم، للتحقق من صحة تنفيذ العقود الذكية وحماية خصوصية المعاملات.
2. كيفية عمل ZKEVM
يحقق ZKEVM وظيفته من خلال معالجة سجلات التنفيذ، وتوليد إثباتات zk-SNARKs، وتجمع الإثباتات.
3. عملية تنفيذ ZKEVM
تشمل خطوات الحصول على البيانات، معالجة البيانات،生成证明،递归证明 وتقديم证明.
4. ميزات ZKEVM
تشمل الميزات الرئيسية تحسين قدرة معالجة المعاملات، وحماية الخصوصية، والتحقق الفعال.
سبعة، نظرة عامة على خطة الشبكة الثانية المعتمدة على zk-SNARKs وتطورها
1. الخلفية
ZK Rollup كحل توسيع لطبقة 2 على الإيثريوم، يهدف إلى حل مشكلة قابلية توسيع البلوكتشين.
2. آلية عمل zk-SNARKs
من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة وتوليد إثباتات الصحة، يمكن أن يزيد ZK Rollup بشكل كبير من كفاءة معالجة المعاملات.
3. اتجاه تحسين zk-Rollup
تشمل بشكل رئيسي تحسين حسابات خوارزميات التشفير، ودمج Optimistic وZK Rollup، وتطوير ZK EVM مخصص، بالإضافة إلى تحسينات في الأجهزة.
ثامنا، اتجاهات تطوير zk-SNARKs في المستقبل
1. تسريع تطوير بيئة الحساب
بما في ذلك تطوير تقنيات مثل ZK-ASIC و ZKCoprocessor.
2. تقديم وتطور zk-SNARKs
يجمع ZKML بين ZKP وتقنيات التعلم الآلي، مما يوفر إمكانيات جديدة للحوسبة مع حماية الخصوصية.
3. تطورات تقنية توسيع zk-SNARKs
إن تقديم تقنيات مثل ZKThreads و ZK Sharding يوفر أفكارًا جديدة لتوسيع البلوكتشين.
4. تطوير التوافقية للzk-SNARKs
تقنيات مثل قنوات الحالة zk وبروتوكول التوافق متعدد السلاسل zk تعزز تطوير التوافق عبر السلاسل.
٩. الاستنتاج
تستعرض هذه المقالة تاريخ تطور تقنية zk-SNARKs وتطبيقاتها في مجال البلوكتشين، وتظهر الإمكانيات الكبيرة لتقنية zk-SNARKs في تحسين كفاءة وأمان وحماية الخصوصية في أنظمة البلوكتشين. مع التقدم المستمر في التكنولوجيا، من المتوقع أن تلعب تقنية zk-SNARKs دورًا هامًا في مجالات أوسع.