Tinjauan Teknologi zk-SNARKs dan Aplikasinya di Bidang Blockchain
Ringkasan
zk-SNARKs(ZKP) sebagai terobosan penting di bidang kriptografi, dalam beberapa tahun terakhir telah diterapkan secara luas dalam teknologi Blockchain. Artikel ini meninjau secara komprehensif perkembangan teknologi ZKP selama hampir empat puluh tahun, dengan fokus pada analisis teknologi ZKP berbasis sirkuit, ZKVM, ZKEVM, dan konsep-konsep baru lainnya, serta solusi ekstensi Layer 2 seperti ZK Rollup. Selain itu, artikel ini juga membahas arah penelitian terkini seperti ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, dan melihat potensi ZKP dalam meningkatkan efisiensi, keamanan, dan perlindungan privasi sistem Blockchain.
Satu, Pengetahuan Dasar zk-SNARKs
1. Ringkasan
zk-SNARKs pertama kali diusulkan oleh Goldwasser dan rekan-rekannya pada tahun 1985, merupakan sebuah protokol yang memungkinkan verifikasi kebenaran proposisi tanpa perlu mengungkapkan informasi. Ini memiliki tiga karakteristik dasar: kelengkapan, keandalan, dan sifat zero-knowledge. Inti dari ZKP adalah bahwa pembuktinya dapat membuktikan kepada verifier bahwa mereka memiliki suatu pengetahuan, tanpa mengungkapkan informasi apapun tentang pengetahuan tersebut.
2. Contoh zk-SNARKs
Berikut adalah contoh ZKP sederhana, yang mencakup tiga tahap: pengaturan, tantangan, dan respons.
Tahap pengaturan: Pembuktian memilih angka rahasia s, menghitung v=gs mod p dan mengirimkannya kepada pemeriksa.
Tahap tantangan: validator secara acak memilih satu posisi tantangan a dan mengirimkannya kepada penguji.
Tahap respons: Penunjuk menghitung respons g berdasarkan nilai a, dan verifier memeriksa apakah g memenuhi persamaan tertentu.
Melalui interaksi berulang, validator dapat yakin bahwa pembuktian memiliki rahasia s, tanpa perlu mengetahui nilai spesifik s.
Dua, zk-SNARKs Non-interaktif
1. Latar Belakang
ZKP tradisional biasanya memerlukan interaksi multi-putaran, yang tidak praktis dalam beberapa skenario aplikasi. Pengenalan non-interaktif zero-knowledge proof (NIZK) menyelesaikan masalah ini.
2. Perkembangan NIZK
Blum dan kawan-kawan pertama kali mengemukakan konsep NIZK pada tahun 1988, memperkenalkan model string referensi publik (CRS). Selanjutnya, metode seperti transformasi Fiat-Shamir diusulkan untuk mengubah ZKP interaktif menjadi non-interaktif. Penelitian Groth dan rekan-rekannya lebih lanjut mendorong penerapan NIZK dalam kriptografi dan teknologi Blockchain.
Tiga, zk-SNARKs berbasis sirkuit
1. Latar Belakang
Sistem ZKP berbasis rangkaian menunjukkan keunggulan dalam menangani tugas perhitungan yang kompleks, menjadi arah utama penelitian ZKP saat ini.
2. Konsep dan Ciri Model Sirkuit
Model sirkuit mengubah proses komputasi menjadi sirkuit yang terdiri dari gerbang dan koneksi, terbagi menjadi dua kategori utama, yaitu sirkuit aritmatika dan sirkuit logika. Model ini cocok untuk pemrosesan paralel dan jenis tugas komputasi tertentu.
3. Desain dan Aplikasi Sirkuit dalam zk-SNARKs
Proses desain sirkuit mencakup penggambaran masalah, optimasi sirkuit, konversi representasi polinomial, dan langkah-langkah lainnya. Dengan desain yang tepat, efisiensi dan keamanan sistem ZKP dapat ditingkatkan.
4. Potensi Kekurangan dan Tantangan
Kompleksitas sirkuit, kesulitan optimasi, dan adaptasi terhadap tugas tertentu masih merupakan tantangan utama yang dihadapi oleh sistem ZKP berbasis sirkuit.
Empat, model zk-SNARKs
Bagian ini memperkenalkan berbagai model ZKP, termasuk zk-SNARKs, model Ben-Sasson, model Pinocchio, Bulletproofs, dan lain-lain. Model-model ini memiliki ciri khas masing-masing, cocok untuk berbagai skenario aplikasi.
Lima, Gambaran Umum dan Pengembangan zk-SNARKs Virtual Machine
1. Latar Belakang
ZKVM sebagai salah satu cara implementasi ZKP, bertujuan untuk menghasilkan zk-SNARKs melalui program mesin virtual.
2. Klasifikasi ZKVM yang ada
Terutama dibagi menjadi tiga kategori: ZKVM tipe mainstream, ZKVM setara EVM, dan ZKVM tipe optimasi zero-knowledge.
3. Paradigma Frontend dan Backend
Sistem ZKP biasanya dibagi menjadi dua bagian, front-end yang bertanggung jawab untuk representasi masalah, dan back-end yang bertanggung jawab untuk generasi dan verifikasi bukti.
4. Kelebihan dan Kekurangan dari Paradigma ZKVM
ZKVM memiliki keunggulan dalam memanfaatkan himpunan instruksi yang ada, mendukung banyak program, tetapi juga menghadapi tantangan seperti biaya umum yang tinggi dan operasi yang mahal.
Enam, Gambaran Umum dan Perkembangan zk-SNARKs Ethereum Virtual Machine
1. Latar Belakang
ZKEVM dirancang khusus untuk Ethereum, digunakan untuk memverifikasi kebenaran pelaksanaan kontrak pintar dan melindungi privasi transaksi.
2. Cara kerja ZKEVM
ZKEVM mencapai fungsinya melalui langkah-langkah seperti memproses log eksekusi, menghasilkan bukti ZK, dan mengagregasi bukti.
3. Proses implementasi ZKEVM
termasuk langkah-langkah untuk mendapatkan data, memproses data, menghasilkan bukti, bukti rekursif, dan mengajukan bukti.
4. Ciri-ciri ZKEVM
Utamanya mencakup peningkatan kemampuan pemrosesan transaksi, perlindungan privasi, dan verifikasi yang efisien.
Tujuh, Ringkasan dan Pengembangan Solusi Jaringan Layer Dua zk-SNARKs
1. Latar Belakang
ZK Rollup sebagai solusi perluasan Layer 2 Ethereum, bertujuan untuk menyelesaikan masalah skalabilitas Blockchain.
2. Mekanisme kerja ZK Rollup
Dengan menjalankan transaksi di luar rantai dan menghasilkan bukti validitas, ZK Rollup dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi pemrosesan transaksi.
3. Ara optimasi ZK Rollup
Utamanya mencakup pengoptimalan perhitungan algoritma kriptografi, penggabungan Optimistic dan ZK Rollup, pengembangan ZK EVM khusus, serta optimasi perangkat keras.
Delapan, Arah Perkembangan Masa Depan zk-SNARKs
1. Mempercepat pengembangan lingkungan komputasi
termasuk perkembangan teknologi seperti ZK-ASIC dan ZKCoprocessor.
2. Usulan dan perkembangan ZKML
ZKML menggabungkan ZKP dan teknologi pembelajaran mesin, memberikan kemungkinan baru untuk komputasi yang melindungi privasi.
3. Perkembangan teknologi ekstensi zk-SNARKs
Usulan teknologi seperti ZKThreads dan ZK Sharding memberikan ide baru untuk skalabilitas Blockchain.
4. Perkembangan interoperabilitas ZKP
Teknologi seperti ZK State Channels dan Protokol Interoperabilitas ZK Omnichain mendorong perkembangan interoperabilitas lintas blok.
Kesimpulan
Artikel ini memberikan tinjauan menyeluruh tentang perkembangan teknologi ZKP dan penerapannya di bidang Blockchain, menunjukkan potensi besar ZKP dalam meningkatkan efisiensi, keamanan, dan perlindungan privasi sistem Blockchain. Dengan kemajuan teknologi yang terus berlanjut, ZKP diharapkan dapat memainkan peran penting di bidang yang lebih luas.
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
7 Suka
Hadiah
7
5
Posting ulang
Bagikan
Komentar
0/400
AllInAlice
· 07-20 11:42
Teknologi ini memang menarik ya.
Lihat AsliBalas0
degenonymous
· 07-20 00:43
Aduh, melihatnya saja sudah pusing, masih harus L2 yang menyelamatkan.
Lihat AsliBalas0
Layer3Dreamer
· 07-20 00:42
secara teoritis, komposabilitas snark rekursif adalah pengubah permainan yang sebenarnya di sini...
Lihat AsliBalas0
PanicSeller
· 07-20 00:38
Proyek ini naik, jangan salahkan saya jika saya tidak bilang.
Lihat AsliBalas0
Web3ExplorerLin
· 07-20 00:22
hipotesis: teknologi zk seperti mengajarkan fisika kuantum kepada anak usia 5 tahun tanpa mengungkapkan matematikanya...sungguh mengejutkan sejujurnya
Tinjauan menyeluruh tentang teknologi zk-SNARKs: dari dasar hingga aplikasi Blockchain yang terdepan
Tinjauan Teknologi zk-SNARKs dan Aplikasinya di Bidang Blockchain
Ringkasan
zk-SNARKs(ZKP) sebagai terobosan penting di bidang kriptografi, dalam beberapa tahun terakhir telah diterapkan secara luas dalam teknologi Blockchain. Artikel ini meninjau secara komprehensif perkembangan teknologi ZKP selama hampir empat puluh tahun, dengan fokus pada analisis teknologi ZKP berbasis sirkuit, ZKVM, ZKEVM, dan konsep-konsep baru lainnya, serta solusi ekstensi Layer 2 seperti ZK Rollup. Selain itu, artikel ini juga membahas arah penelitian terkini seperti ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, dan melihat potensi ZKP dalam meningkatkan efisiensi, keamanan, dan perlindungan privasi sistem Blockchain.
Satu, Pengetahuan Dasar zk-SNARKs
1. Ringkasan
zk-SNARKs pertama kali diusulkan oleh Goldwasser dan rekan-rekannya pada tahun 1985, merupakan sebuah protokol yang memungkinkan verifikasi kebenaran proposisi tanpa perlu mengungkapkan informasi. Ini memiliki tiga karakteristik dasar: kelengkapan, keandalan, dan sifat zero-knowledge. Inti dari ZKP adalah bahwa pembuktinya dapat membuktikan kepada verifier bahwa mereka memiliki suatu pengetahuan, tanpa mengungkapkan informasi apapun tentang pengetahuan tersebut.
2. Contoh zk-SNARKs
Berikut adalah contoh ZKP sederhana, yang mencakup tiga tahap: pengaturan, tantangan, dan respons.
Tahap pengaturan: Pembuktian memilih angka rahasia s, menghitung v=gs mod p dan mengirimkannya kepada pemeriksa.
Tahap tantangan: validator secara acak memilih satu posisi tantangan a dan mengirimkannya kepada penguji.
Tahap respons: Penunjuk menghitung respons g berdasarkan nilai a, dan verifier memeriksa apakah g memenuhi persamaan tertentu.
Melalui interaksi berulang, validator dapat yakin bahwa pembuktian memiliki rahasia s, tanpa perlu mengetahui nilai spesifik s.
Dua, zk-SNARKs Non-interaktif
1. Latar Belakang
ZKP tradisional biasanya memerlukan interaksi multi-putaran, yang tidak praktis dalam beberapa skenario aplikasi. Pengenalan non-interaktif zero-knowledge proof (NIZK) menyelesaikan masalah ini.
2. Perkembangan NIZK
Blum dan kawan-kawan pertama kali mengemukakan konsep NIZK pada tahun 1988, memperkenalkan model string referensi publik (CRS). Selanjutnya, metode seperti transformasi Fiat-Shamir diusulkan untuk mengubah ZKP interaktif menjadi non-interaktif. Penelitian Groth dan rekan-rekannya lebih lanjut mendorong penerapan NIZK dalam kriptografi dan teknologi Blockchain.
Tiga, zk-SNARKs berbasis sirkuit
1. Latar Belakang
Sistem ZKP berbasis rangkaian menunjukkan keunggulan dalam menangani tugas perhitungan yang kompleks, menjadi arah utama penelitian ZKP saat ini.
2. Konsep dan Ciri Model Sirkuit
Model sirkuit mengubah proses komputasi menjadi sirkuit yang terdiri dari gerbang dan koneksi, terbagi menjadi dua kategori utama, yaitu sirkuit aritmatika dan sirkuit logika. Model ini cocok untuk pemrosesan paralel dan jenis tugas komputasi tertentu.
3. Desain dan Aplikasi Sirkuit dalam zk-SNARKs
Proses desain sirkuit mencakup penggambaran masalah, optimasi sirkuit, konversi representasi polinomial, dan langkah-langkah lainnya. Dengan desain yang tepat, efisiensi dan keamanan sistem ZKP dapat ditingkatkan.
4. Potensi Kekurangan dan Tantangan
Kompleksitas sirkuit, kesulitan optimasi, dan adaptasi terhadap tugas tertentu masih merupakan tantangan utama yang dihadapi oleh sistem ZKP berbasis sirkuit.
Empat, model zk-SNARKs
Bagian ini memperkenalkan berbagai model ZKP, termasuk zk-SNARKs, model Ben-Sasson, model Pinocchio, Bulletproofs, dan lain-lain. Model-model ini memiliki ciri khas masing-masing, cocok untuk berbagai skenario aplikasi.
Lima, Gambaran Umum dan Pengembangan zk-SNARKs Virtual Machine
1. Latar Belakang
ZKVM sebagai salah satu cara implementasi ZKP, bertujuan untuk menghasilkan zk-SNARKs melalui program mesin virtual.
2. Klasifikasi ZKVM yang ada
Terutama dibagi menjadi tiga kategori: ZKVM tipe mainstream, ZKVM setara EVM, dan ZKVM tipe optimasi zero-knowledge.
3. Paradigma Frontend dan Backend
Sistem ZKP biasanya dibagi menjadi dua bagian, front-end yang bertanggung jawab untuk representasi masalah, dan back-end yang bertanggung jawab untuk generasi dan verifikasi bukti.
4. Kelebihan dan Kekurangan dari Paradigma ZKVM
ZKVM memiliki keunggulan dalam memanfaatkan himpunan instruksi yang ada, mendukung banyak program, tetapi juga menghadapi tantangan seperti biaya umum yang tinggi dan operasi yang mahal.
Enam, Gambaran Umum dan Perkembangan zk-SNARKs Ethereum Virtual Machine
1. Latar Belakang
ZKEVM dirancang khusus untuk Ethereum, digunakan untuk memverifikasi kebenaran pelaksanaan kontrak pintar dan melindungi privasi transaksi.
2. Cara kerja ZKEVM
ZKEVM mencapai fungsinya melalui langkah-langkah seperti memproses log eksekusi, menghasilkan bukti ZK, dan mengagregasi bukti.
3. Proses implementasi ZKEVM
termasuk langkah-langkah untuk mendapatkan data, memproses data, menghasilkan bukti, bukti rekursif, dan mengajukan bukti.
4. Ciri-ciri ZKEVM
Utamanya mencakup peningkatan kemampuan pemrosesan transaksi, perlindungan privasi, dan verifikasi yang efisien.
Tujuh, Ringkasan dan Pengembangan Solusi Jaringan Layer Dua zk-SNARKs
1. Latar Belakang
ZK Rollup sebagai solusi perluasan Layer 2 Ethereum, bertujuan untuk menyelesaikan masalah skalabilitas Blockchain.
2. Mekanisme kerja ZK Rollup
Dengan menjalankan transaksi di luar rantai dan menghasilkan bukti validitas, ZK Rollup dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi pemrosesan transaksi.
3. Ara optimasi ZK Rollup
Utamanya mencakup pengoptimalan perhitungan algoritma kriptografi, penggabungan Optimistic dan ZK Rollup, pengembangan ZK EVM khusus, serta optimasi perangkat keras.
Delapan, Arah Perkembangan Masa Depan zk-SNARKs
1. Mempercepat pengembangan lingkungan komputasi
termasuk perkembangan teknologi seperti ZK-ASIC dan ZKCoprocessor.
2. Usulan dan perkembangan ZKML
ZKML menggabungkan ZKP dan teknologi pembelajaran mesin, memberikan kemungkinan baru untuk komputasi yang melindungi privasi.
3. Perkembangan teknologi ekstensi zk-SNARKs
Usulan teknologi seperti ZKThreads dan ZK Sharding memberikan ide baru untuk skalabilitas Blockchain.
4. Perkembangan interoperabilitas ZKP
Teknologi seperti ZK State Channels dan Protokol Interoperabilitas ZK Omnichain mendorong perkembangan interoperabilitas lintas blok.
Kesimpulan
Artikel ini memberikan tinjauan menyeluruh tentang perkembangan teknologi ZKP dan penerapannya di bidang Blockchain, menunjukkan potensi besar ZKP dalam meningkatkan efisiensi, keamanan, dan perlindungan privasi sistem Blockchain. Dengan kemajuan teknologi yang terus berlanjut, ZKP diharapkan dapat memainkan peran penting di bidang yang lebih luas.