Resumen de la tecnología zk-SNARKs y su aplicación en el campo de la Cadena de bloques
Resumen
zk-SNARKs(ZKP) como un importante avance en el campo de la criptografía, ha sido ampliamente utilizado en la tecnología de cadena de bloques en los últimos años. Este artículo revisa de manera integral el desarrollo de la tecnología ZKP en casi cuarenta años, analizando en detalle los conceptos emergentes como la tecnología ZKP basada en circuitos, ZKVM, ZKEVM, así como soluciones de escalado de Layer 2 como ZK Rollup. Además, el artículo explora direcciones de investigación de vanguardia como ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, y vislumbra el potencial de ZKP para mejorar la eficiencia, seguridad y protección de la privacidad en los sistemas de cadena de bloques.
Uno, conocimientos básicos sobre zk-SNARKs
1. Resumen
La prueba de conocimiento cero (zk-SNARKs) fue propuesta por Goldwasser y otros en 1985. Es un protocolo que permite verificar la corrección de una proposición sin revelar información. Posee tres características básicas: completitud, solidez y propiedad de cero conocimiento. El núcleo del ZKP radica en que el probador puede demostrar al verificador que posee cierto conocimiento sin revelar ninguna información sobre dicho conocimiento.
2. zk-SNARKs ejemplo
A continuación se muestra un ejemplo simple de zk-SNARKs, que incluye tres etapas: configuración, desafío y respuesta:
Fase de configuración: el probador elige un número secreto s, calcula v=gs mod p y lo envía al verificador.
Fase de desafío: el validador selecciona aleatoriamente una posición de desafío a y se la envía al demostrador.
Fase de respuesta: el probador calcula la respuesta g según el valor de a, y el verificador verifica si g satisface la ecuación específica.
A través de múltiples interacciones, el validador puede estar seguro de que el probador posee el secreto s, sin necesidad de conocer el valor específico de s.
Dos, zk-SNARKs no interactivos
1. Antecedentes
Las pruebas de conocimiento cero tradicionales 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. El desarrollo de NIZK.
Blum y otros propusieron por primera vez el concepto de NIZK en 1988, introduciendo el modelo de cadena de bloques de referencia pública (CRS). Posteriormente, se propusieron métodos como la transformación de Fiat-Shamir para convertir ZKP interactivo en no interactivo. La investigación de Groth y otros ha promovido aún más la aplicación de NIZK en la criptografía y la cadena de bloques.
Tres, pruebas de conocimiento cero basadas en circuitos
1. Antecedentes
Los sistemas ZKP basados en circuitos muestran ventajas al manejar tareas de cálculo complejas, convirtiéndose en una dirección clave de investigación en ZKP actualmente.
2. Concepto y características del modelo de circuito
El modelo de circuito convierte el proceso de cálculo en un circuito compuesto por compuertas y conexiones, que se divide principalmente en dos categorías: circuitos aritméticos y circuitos lógicos. Este modelo es adecuado para el procesamiento en paralelo y para ciertos tipos de tareas de cálculo.
3. Diseño y aplicación de circuitos en zk-SNARKs
El proceso de diseño de circuitos incluye la representación del problema, la optimización del circuito, la conversión de la representación polinómica, entre otros pasos. A través de un diseño razonable, se puede mejorar la eficiencia y la seguridad del sistema ZKP.
4. Defectos y desafíos potenciales
La complejidad del circuito, la dificultad de optimización, la adaptabilidad a tareas específicas y otros factores siguen siendo los principales desafíos que enfrenta el sistema ZKP basado en circuitos.
Cuatro, modelo de zk-SNARKs
Esta sección presenta varios modelos de ZKP, incluidos zk-SNARKs, el modelo Ben-Sasson, el modelo Pinocchio, Bulletproofs, entre otros. Estos modelos tienen características distintas y son adecuados para diferentes escenarios de aplicación.
Cinco, visión general y desarrollo de las zk-SNARKs
1. Antecedentes
ZKVM, como una forma de implementación de sistema ZKP, tiene como objetivo generar zk-SNARKs a través de programas de máquina virtual.
2. Clasificación del ZKVM existente
Se divide principalmente en tres categorías: ZKVM de tipo mainstream, ZKVM equivalente a EVM y ZKVM optimizado para pruebas de conocimiento cero.
3. Paradigma de front-end y back-end
El sistema ZKP generalmente se divide en dos partes: el front-end, que se encarga de la representación del problema, y el back-end, que se encarga de la generación y verificación de pruebas.
4. Ventajas y desventajas del paradigma ZKVM
ZKVM tiene las ventajas de utilizar conjuntos de instrucciones existentes y soportar múltiples programas, pero también enfrenta desafíos como altos costos operativos y grandes gastos de versatilidad.
Seis, Descripción y Desarrollo de la Máquina Virtual de Ethereum zk-SNARKs
1. Antecedentes
ZKEVM está diseñado específicamente para Ethereum, utilizado para verificar la corrección de la ejecución de contratos inteligentes y proteger la privacidad de las transacciones.
2. Cómo funciona ZKEVM
ZKEVM logra su funcionalidad a través de pasos como el procesamiento de registros de ejecución, la generación de pruebas ZK y la agregación de pruebas.
3. Proceso de implementación de ZKEVM
Incluye pasos como obtener datos, procesar datos, generar pruebas, pruebas recursivas y enviar pruebas.
4. Características de ZKEVM
Principalmente incluye características como el aumento de la capacidad de procesamiento de transacciones, la protección de la privacidad y la verificación eficiente.
Siete, Descripción general y desarrollo de la solución de red de segunda capa zk-SNARKs
1. Antecedentes
ZK Rollup como solución de escalado Layer 2 de Ethereum, tiene como objetivo resolver el problema de escalabilidad de la Cadena de bloques.
2. Mecanismo de funcionamiento de zk-Rollup
Al ejecutar transacciones fuera de la cadena y generar pruebas de validez, ZK Rollup puede mejorar significativamente la eficiencia del procesamiento de transacciones.
3. Dirección de optimización de zk-Rollup
Principalmente incluye la optimización del cálculo de algoritmos de cifrado, la combinación de Optimistic y zk-SNARKs Rollup, el desarrollo de un ZK EVM dedicado y la optimización de hardware.
Ocho, direcciones futuras de 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 desarrollo de ZKML
ZKML combina ZKP y tecnologías de aprendizaje automático, ofreciendo nuevas posibilidades para el cálculo de protección de la privacidad.
3. Desarrollo relacionado con la tecnología de escalado ZKP
La propuesta de tecnologías como ZKThreads y ZK Sharding ofrece nuevas ideas para la expansión de la Cadena de bloques.
4. El desarrollo de la interoperabilidad de zk-SNARKs
Las tecnologías como ZK State Channels y el Protocolo de Interoperabilidad Omnicanal ZK han impulsado el desarrollo de la interoperabilidad entre cadenas.
Nueve, Conclusión
Este artículo revisa exhaustivamente la evolución de la tecnología ZKP y su aplicación en el campo de la Cadena de bloques, mostrando el gran potencial de ZKP para mejorar la eficiencia, la seguridad y la protección de la privacidad de los sistemas de Cadena de bloques. Con el continuo avance de la tecnología, se espera que ZKP desempeñe un papel importante en campos más amplios.
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AllInAlice
· 07-20 11:42
Esta tecnología es realmente interesante.
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degenonymous
· 07-20 00:43
Ay, solo de verlo me duele la cabeza, aún necesitamos el salvador l2.
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Layer3Dreamer
· 07-20 00:42
teóricamente hablando, la composabilidad recursiva de snark es el verdadero cambio de juego aquí...
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PanicSeller
· 07-20 00:38
Este proyecto de mierda ha subido, no digas que no te lo dije.
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Web3ExplorerLin
· 07-20 00:22
hipótesis: la tecnología zk es como enseñar física cuántica a un niño de 5 años sin revelar las matemáticas...es alucinante, para ser honesto
Resumen completo de la tecnología de zk-SNARKs: desde los fundamentos hasta las aplicaciones avanzadas de Cadena de bloques
Resumen de la tecnología zk-SNARKs y su aplicación en el campo de la Cadena de bloques
Resumen
zk-SNARKs(ZKP) como un importante avance en el campo de la criptografía, ha sido ampliamente utilizado en la tecnología de cadena de bloques en los últimos años. Este artículo revisa de manera integral el desarrollo de la tecnología ZKP en casi cuarenta años, analizando en detalle los conceptos emergentes como la tecnología ZKP basada en circuitos, ZKVM, ZKEVM, así como soluciones de escalado de Layer 2 como ZK Rollup. Además, el artículo explora direcciones de investigación de vanguardia como ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, y vislumbra el potencial de ZKP para mejorar la eficiencia, seguridad y protección de la privacidad en los sistemas de cadena de bloques.
Uno, conocimientos básicos sobre zk-SNARKs
1. Resumen
La prueba de conocimiento cero (zk-SNARKs) fue propuesta por Goldwasser y otros en 1985. Es un protocolo que permite verificar la corrección de una proposición sin revelar información. Posee tres características básicas: completitud, solidez y propiedad de cero conocimiento. El núcleo del ZKP radica en que el probador puede demostrar al verificador que posee cierto conocimiento sin revelar ninguna información sobre dicho conocimiento.
2. zk-SNARKs ejemplo
A continuación se muestra un ejemplo simple de zk-SNARKs, que incluye tres etapas: configuración, desafío y respuesta:
Fase de configuración: el probador elige un número secreto s, calcula v=gs mod p y lo envía al verificador.
Fase de desafío: el validador selecciona aleatoriamente una posición de desafío a y se la envía al demostrador.
Fase de respuesta: el probador calcula la respuesta g según el valor de a, y el verificador verifica si g satisface la ecuación específica.
A través de múltiples interacciones, el validador puede estar seguro de que el probador posee el secreto s, sin necesidad de conocer el valor específico de s.
Dos, zk-SNARKs no interactivos
1. Antecedentes
Las pruebas de conocimiento cero tradicionales 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. El desarrollo de NIZK.
Blum y otros propusieron por primera vez el concepto de NIZK en 1988, introduciendo el modelo de cadena de bloques de referencia pública (CRS). Posteriormente, se propusieron métodos como la transformación de Fiat-Shamir para convertir ZKP interactivo en no interactivo. La investigación de Groth y otros ha promovido aún más la aplicación de NIZK en la criptografía y la cadena de bloques.
Tres, pruebas de conocimiento cero basadas en circuitos
1. Antecedentes
Los sistemas ZKP basados en circuitos muestran ventajas al manejar tareas de cálculo complejas, convirtiéndose en una dirección clave de investigación en ZKP actualmente.
2. Concepto y características del modelo de circuito
El modelo de circuito convierte el proceso de cálculo en un circuito compuesto por compuertas y conexiones, que se divide principalmente en dos categorías: circuitos aritméticos y circuitos lógicos. Este modelo es adecuado para el procesamiento en paralelo y para ciertos tipos de tareas de cálculo.
3. Diseño y aplicación de circuitos en zk-SNARKs
El proceso de diseño de circuitos incluye la representación del problema, la optimización del circuito, la conversión de la representación polinómica, entre otros pasos. A través de un diseño razonable, se puede mejorar la eficiencia y la seguridad del sistema ZKP.
4. Defectos y desafíos potenciales
La complejidad del circuito, la dificultad de optimización, la adaptabilidad a tareas específicas y otros factores siguen siendo los principales desafíos que enfrenta el sistema ZKP basado en circuitos.
Cuatro, modelo de zk-SNARKs
Esta sección presenta varios modelos de ZKP, incluidos zk-SNARKs, el modelo Ben-Sasson, el modelo Pinocchio, Bulletproofs, entre otros. Estos modelos tienen características distintas y son adecuados para diferentes escenarios de aplicación.
Cinco, visión general y desarrollo de las zk-SNARKs
1. Antecedentes
ZKVM, como una forma de implementación de sistema ZKP, tiene como objetivo generar zk-SNARKs a través de programas de máquina virtual.
2. Clasificación del ZKVM existente
Se divide principalmente en tres categorías: ZKVM de tipo mainstream, ZKVM equivalente a EVM y ZKVM optimizado para pruebas de conocimiento cero.
3. Paradigma de front-end y back-end
El sistema ZKP generalmente se divide en dos partes: el front-end, que se encarga de la representación del problema, y el back-end, que se encarga de la generación y verificación de pruebas.
4. Ventajas y desventajas del paradigma ZKVM
ZKVM tiene las ventajas de utilizar conjuntos de instrucciones existentes y soportar múltiples programas, pero también enfrenta desafíos como altos costos operativos y grandes gastos de versatilidad.
Seis, Descripción y Desarrollo de la Máquina Virtual de Ethereum zk-SNARKs
1. Antecedentes
ZKEVM está diseñado específicamente para Ethereum, utilizado para verificar la corrección de la ejecución de contratos inteligentes y proteger la privacidad de las transacciones.
2. Cómo funciona ZKEVM
ZKEVM logra su funcionalidad a través de pasos como el procesamiento de registros de ejecución, la generación de pruebas ZK y la agregación de pruebas.
3. Proceso de implementación de ZKEVM
Incluye pasos como obtener datos, procesar datos, generar pruebas, pruebas recursivas y enviar pruebas.
4. Características de ZKEVM
Principalmente incluye características como el aumento de la capacidad de procesamiento de transacciones, la protección de la privacidad y la verificación eficiente.
Siete, Descripción general y desarrollo de la solución de red de segunda capa zk-SNARKs
1. Antecedentes
ZK Rollup como solución de escalado Layer 2 de Ethereum, tiene como objetivo resolver el problema de escalabilidad de la Cadena de bloques.
2. Mecanismo de funcionamiento de zk-Rollup
Al ejecutar transacciones fuera de la cadena y generar pruebas de validez, ZK Rollup puede mejorar significativamente la eficiencia del procesamiento de transacciones.
3. Dirección de optimización de zk-Rollup
Principalmente incluye la optimización del cálculo de algoritmos de cifrado, la combinación de Optimistic y zk-SNARKs Rollup, el desarrollo de un ZK EVM dedicado y la optimización de hardware.
Ocho, direcciones futuras de 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 desarrollo de ZKML
ZKML combina ZKP y tecnologías de aprendizaje automático, ofreciendo nuevas posibilidades para el cálculo de protección de la privacidad.
3. Desarrollo relacionado con la tecnología de escalado ZKP
La propuesta de tecnologías como ZKThreads y ZK Sharding ofrece nuevas ideas para la expansión de la Cadena de bloques.
4. El desarrollo de la interoperabilidad de zk-SNARKs
Las tecnologías como ZK State Channels y el Protocolo de Interoperabilidad Omnicanal ZK han impulsado el desarrollo de la interoperabilidad entre cadenas.
Nueve, Conclusión
Este artículo revisa exhaustivamente la evolución de la tecnología ZKP y su aplicación en el campo de la Cadena de bloques, mostrando el gran potencial de ZKP para mejorar la eficiencia, la seguridad y la protección de la privacidad de los sistemas de Cadena de bloques. Con el continuo avance de la tecnología, se espera que ZKP desempeñe un papel importante en campos más amplios.