Tổng quan về công nghệ zk-SNARK và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain
Tóm tắt
zk-SNARK ( ZKP ) là một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực mật mã, trong những năm gần đây đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ Blockchain. Bài viết này tổng quan về quá trình phát triển của công nghệ ZKP trong gần bốn mươi năm qua, phân tích trọng tâm các khái niệm mới nổi như ZKP dựa trên mạch, ZKVM, ZKEVM và các giải pháp mở rộng Layer 2 như ZK Rollup. Ngoài ra, bài viết cũng thảo luận về các hướng nghiên cứu tiên tiến như ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, và nhìn nhận tiềm năng của ZKP trong việc nâng cao hiệu suất, tính an toàn và bảo vệ quyền riêng tư của hệ thống Blockchain.
Một, kiến thức cơ bản về zk-SNARK
1. Tóm tắt
zk-SNARK được Goldwasser và các cộng sự đề xuất lần đầu vào năm 1985, là một giao thức cho phép xác minh tính đúng đắn của một tuyên bố mà không cần tiết lộ thông tin. Nó có ba đặc tính cơ bản: tính đầy đủ, tính đáng tin cậy và tính không biết. Cốt lõi của ZKP nằm ở chỗ người chứng minh có thể chứng minh với người xác minh rằng họ sở hữu một kiến thức nào đó mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về kiến thức đó.
2. Ví dụ về zk-SNARK
Dưới đây là một ví dụ đơn giản về zk-SNARK, bao gồm ba giai đoạn: thiết lập, thách thức và phản hồi:
Giai đoạn thiết lập: Người chứng minh chọn số bí mật s, tính toán v=gs mod p và gửi cho người xác minh.
Giai đoạn thách thức: Người xác minh chọn ngẫu nhiên một vị trí thách thức a và gửi cho người chứng minh.
Giai đoạn phản hồi: Người chứng minh tính toán phản hồi g dựa trên giá trị a, người xác minh kiểm tra g có thỏa mãn phương trình cụ thể hay không.
Thông qua nhiều vòng tương tác, người xác minh có thể chắc chắn rằng người chứng minh sở hữu bí mật s mà không cần biết giá trị cụ thể của s.
Hai, chứng minh không tương tác zk-SNARK
1. Bối cảnh
ZKP truyền thống thường cần nhiều vòng tương tác, điều này không thực tế trong một số trường hợp ứng dụng. Việc đưa ra chứng minh không tương tác về kiến thức (NIZK) đã giải quyết vấn đề này.
2. Sự phát triển của NIZK
Blum và các cộng sự lần đầu tiên đề xuất khái niệm NIZK vào năm 1988, giới thiệu mô hình chuỗi tham chiếu công khai (CRS). Sau đó, các phương pháp như biến đổi Fiat-Shamir được đưa ra, nhằm chuyển đổi ZKP tương tác thành phi tương tác. Nghiên cứu của Groth và các cộng sự đã thúc đẩy thêm việc ứng dụng NIZK trong mật mã học và công nghệ Blockchain.
Ba, Bằng chứng không kiến thức dựa trên mạch
1. Bối cảnh
Hệ thống ZKP dựa trên mạch cho thấy ưu thế trong việc xử lý các nhiệm vụ tính toán phức tạp, trở thành hướng nghiên cứu chính hiện nay trong ZKP.
2. Khái niệm và đặc điểm của mô hình mạch
Mô hình mạch điện chuyển đổi quá trình tính toán thành một mạch gồm các cổng và dây nối, chủ yếu được chia thành hai loại là mạch số học và mạch logic. Mô hình này phù hợp cho việc xử lý song song và các loại nhiệm vụ tính toán cụ thể.
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 biểu diễn đa thức và các bước khác. Thông qua thiết kế hợp lý, có thể nâng cao hiệu quả và độ an toàn của hệ thống ZKP.
4. Các khuyết điểm và thách thức tiềm ẩn
Sự phức tạp của mạch điện, độ khó tối ưu hóa, khả năng thích ứng với các nhiệm vụ cụ thể và các yếu tố khác vẫn là những thách thức chính mà hệ thống ZKP dựa trên mạch điện phải đối mặt.
Bốn, mô hình zk-SNARK
Phần này giới thiệu nhiều mô hình ZKP khác nhau, bao gồm zk-SNARK, mô hình Ben-Sasson, mô hình Pinocchio, Bulletproofs, v.v. Những mô hình này có đặc điểm riêng, phù hợp với các tình huống ứng dụng khác nhau.
Năm, Tổng quan và phát triển của zk-SNARK
1. Bối cảnh
ZKVM như một cách thực hiện hệ thống ZKP, nhằm mục đích tạo ra chứng minh không biết thông qua chương trình máy ảo.
2. Phân loại ZKVM hiện có
Chủ yếu được chia thành ba loại: ZKVM kiểu chính thống, ZKVM tương đương EVM và ZKVM tối ưu hóa zero-knowledge.
3. Mô hình phía trước và phía sau
Hệ thống ZKP thường được chia thành hai phần: front-end và back-end, front-end chịu trách nhiệm cho việc biểu diễn vấn đề, back-end chịu trách nhiệm cho việc tạo và xác minh chứng.
4. Ưu điểm và nhược điểm của mô hình ZKVM
ZKVM có những ưu điểm như tận dụng tập lệnh hiện có, hỗ trợ nhiều chương trình, nhưng cũng phải đối mặt với các thách thức như chi phí tổng quát lớn và hoạt động tốn kém.
Sáu, Tổng quan và phát triển của Máy ảo Ethereum không biết
1. Bối cảnh
ZKEVM được thiết kế riêng cho Ethereum, dùng để xác minh tính chính xác của việc thực thi hợp đồng thông minh và bảo vệ quyền riêng tư giao dịch.
2. Cơ chế hoạt động của ZKEVM
ZKEVM thông qua việc xử lý nhật ký thực thi, tạo ra chứng minh ZK, tổng hợp chứng minh và các bước khác để thực hiện chức năng của nó.
3. Quy trình thực hiện ZKEVM
Bao gồm các bước như thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, tạo chứng minh, chứng minh đệ quy và nộp chứng minh.
4. Đặc điểm của ZKEVM
Chủ yếu bao gồm nâng cao khả năng xử lý giao dịch, bảo vệ quyền riêng tư và验证 hiệu quả.
Bảy, Tổng quan và phát triển về giải pháp mạng lớp hai zk-SNARK
1. Bối cảnh
ZK Rollup như một giải pháp mở rộng Layer 2 của Ethereum, nhằm giải quyết vấn đề khả năng mở rộng của Blockchain.
2. Cơ chế hoạt động của zk-Rollup
Bằng cách thực hiện giao dịch ngoài chuỗi và tạo ra chứng minh tính hợp lệ, ZK Rollup có thể cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý giao dịch.
3. Hướng tối ưu của ZK Rollup
Chủ yếu 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
ZKML kết hợp công nghệ ZKP và máy học, cung cấp khả năng mới cho tính toán bảo vệ quyền riêng tư.
3. Phát triển liên quan đến công nghệ mở rộng zk-SNARK
Việc đưa ra các công nghệ như ZKThreads và ZK Sharding đã cung cấp những ý tưởng mới cho việc mở rộng Blockchain.
4. Sự phát triển của tính tương tác của zk-SNARK
Các công nghệ như Kênh Trạng thái ZK và Giao thức Tương tác Đa chuỗi ZK đã thúc đẩy sự phát triển của khả năng tương tác giữa các chuỗi.
Chín, Kết luận
Bài viết này tổng quát lại quá trình phát triển của công nghệ ZKP và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain, cho thấy tiềm năng to lớn của ZKP trong việc nâng cao hiệu suất, tính an toàn và bảo vệ quyền riêng tư của hệ thống Blockchain. Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, ZKP có triển vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực hơn.
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.
7 thích
Phần thưởng
7
6
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
AllInAlice
· 07-20 11:42
Công nghệ này thật sự thú vị.
Xem bản gốcTrả lời0
degenonymous
· 07-20 00:43
Ôi, nhìn mà headache, vẫn cần l2 cứu thế!
Xem bản gốcTrả lời0
Layer3Dreamer
· 07-20 00:42
nói một cách lý thuyết, khả năng kết hợp snark đệ quy thực sự là yếu tố thay đổi cuộc chơi ở đây...
Xem bản gốcTrả lời0
PanicSeller
· 07-20 00:38
Dự án này tăng lên, đừng trách tôi không nói.
Xem bản gốcTrả lời0
Web3ExplorerLin
· 07-20 00:22
giả thuyết: công nghệ zk giống như dạy vật lý lượng tử cho một đứa trẻ 5 tuổi mà không tiết lộ toán học...thật sự quá tuyệt vời
Tổng quan toàn diện về công nghệ zk-SNARK: Từ cơ bản đến ứng dụng tiên tiến trong Blockchain
Tổng quan về công nghệ zk-SNARK và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain
Tóm tắt
zk-SNARK ( ZKP ) là một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực mật mã, trong những năm gần đây đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ Blockchain. Bài viết này tổng quan về quá trình phát triển của công nghệ ZKP trong gần bốn mươi năm qua, phân tích trọng tâm các khái niệm mới nổi như ZKP dựa trên mạch, ZKVM, ZKEVM và các giải pháp mở rộng Layer 2 như ZK Rollup. Ngoài ra, bài viết cũng thảo luận về các hướng nghiên cứu tiên tiến như ZKCoprocessor, ZKML, ZKThreads, và nhìn nhận tiềm năng của ZKP trong việc nâng cao hiệu suất, tính an toàn và bảo vệ quyền riêng tư của hệ thống Blockchain.
Một, kiến thức cơ bản về zk-SNARK
1. Tóm tắt
zk-SNARK được Goldwasser và các cộng sự đề xuất lần đầu vào năm 1985, là một giao thức cho phép xác minh tính đúng đắn của một tuyên bố mà không cần tiết lộ thông tin. Nó có ba đặc tính cơ bản: tính đầy đủ, tính đáng tin cậy và tính không biết. Cốt lõi của ZKP nằm ở chỗ người chứng minh có thể chứng minh với người xác minh rằng họ sở hữu một kiến thức nào đó mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về kiến thức đó.
2. Ví dụ về zk-SNARK
Dưới đây là một ví dụ đơn giản về zk-SNARK, bao gồm ba giai đoạn: thiết lập, thách thức và phản hồi:
Giai đoạn thiết lập: Người chứng minh chọn số bí mật s, tính toán v=gs mod p và gửi cho người xác minh.
Giai đoạn thách thức: Người xác minh chọn ngẫu nhiên một vị trí thách thức a và gửi cho người chứng minh.
Giai đoạn phản hồi: Người chứng minh tính toán phản hồi g dựa trên giá trị a, người xác minh kiểm tra g có thỏa mãn phương trình cụ thể hay không.
Thông qua nhiều vòng tương tác, người xác minh có thể chắc chắn rằng người chứng minh sở hữu bí mật s mà không cần biết giá trị cụ thể của s.
Hai, chứng minh không tương tác zk-SNARK
1. Bối cảnh
ZKP truyền thống thường cần nhiều vòng tương tác, điều này không thực tế trong một số trường hợp ứng dụng. Việc đưa ra chứng minh không tương tác về kiến thức (NIZK) đã giải quyết vấn đề này.
2. Sự phát triển của NIZK
Blum và các cộng sự lần đầu tiên đề xuất khái niệm NIZK vào năm 1988, giới thiệu mô hình chuỗi tham chiếu công khai (CRS). Sau đó, các phương pháp như biến đổi Fiat-Shamir được đưa ra, nhằm chuyển đổi ZKP tương tác thành phi tương tác. Nghiên cứu của Groth và các cộng sự đã thúc đẩy thêm việc ứng dụng NIZK trong mật mã học và công nghệ Blockchain.
Ba, Bằng chứng không kiến thức dựa trên mạch
1. Bối cảnh
Hệ thống ZKP dựa trên mạch cho thấy ưu thế trong việc xử lý các nhiệm vụ tính toán phức tạp, trở thành hướng nghiên cứu chính hiện nay trong ZKP.
2. Khái niệm và đặc điểm của mô hình mạch
Mô hình mạch điện chuyển đổi quá trình tính toán thành một mạch gồm các cổng và dây nối, chủ yếu được chia thành hai loại là mạch số học và mạch logic. Mô hình này phù hợp cho việc xử lý song song và các loại nhiệm vụ tính toán cụ thể.
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 biểu diễn đa thức và các bước khác. Thông qua thiết kế hợp lý, có thể nâng cao hiệu quả và độ an toàn của hệ thống ZKP.
4. Các khuyết điểm và thách thức tiềm ẩn
Sự phức tạp của mạch điện, độ khó tối ưu hóa, khả năng thích ứng với các nhiệm vụ cụ thể và các yếu tố khác vẫn là những thách thức chính mà hệ thống ZKP dựa trên mạch điện phải đối mặt.
Bốn, mô hình zk-SNARK
Phần này giới thiệu nhiều mô hình ZKP khác nhau, bao gồm zk-SNARK, mô hình Ben-Sasson, mô hình Pinocchio, Bulletproofs, v.v. Những mô hình này có đặc điểm riêng, phù hợp với các tình huống ứng dụng khác nhau.
Năm, Tổng quan và phát triển của zk-SNARK
1. Bối cảnh
ZKVM như một cách thực hiện hệ thống ZKP, nhằm mục đích tạo ra chứng minh không biết thông qua chương trình máy ảo.
2. Phân loại ZKVM hiện có
Chủ yếu được chia thành ba loại: ZKVM kiểu chính thống, ZKVM tương đương EVM và ZKVM tối ưu hóa zero-knowledge.
3. Mô hình phía trước và phía sau
Hệ thống ZKP thường được chia thành hai phần: front-end và back-end, front-end chịu trách nhiệm cho việc biểu diễn vấn đề, back-end chịu trách nhiệm cho việc tạo và xác minh chứng.
4. Ưu điểm và nhược điểm của mô hình ZKVM
ZKVM có những ưu điểm như tận dụng tập lệnh hiện có, hỗ trợ nhiều chương trình, nhưng cũng phải đối mặt với các thách thức như chi phí tổng quát lớn và hoạt động tốn kém.
Sáu, Tổng quan và phát triển của Máy ảo Ethereum không biết
1. Bối cảnh
ZKEVM được thiết kế riêng cho Ethereum, dùng để xác minh tính chính xác của việc thực thi hợp đồng thông minh và bảo vệ quyền riêng tư giao dịch.
2. Cơ chế hoạt động của ZKEVM
ZKEVM thông qua việc xử lý nhật ký thực thi, tạo ra chứng minh ZK, tổng hợp chứng minh và các bước khác để thực hiện chức năng của nó.
3. Quy trình thực hiện ZKEVM
Bao gồm các bước như thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, tạo chứng minh, chứng minh đệ quy và nộp chứng minh.
4. Đặc điểm của ZKEVM
Chủ yếu bao gồm nâng cao khả năng xử lý giao dịch, bảo vệ quyền riêng tư và验证 hiệu quả.
Bảy, Tổng quan và phát triển về giải pháp mạng lớp hai zk-SNARK
1. Bối cảnh
ZK Rollup như một giải pháp mở rộng Layer 2 của Ethereum, nhằm giải quyết vấn đề khả năng mở rộng của Blockchain.
2. Cơ chế hoạt động của zk-Rollup
Bằng cách thực hiện giao dịch ngoài chuỗi và tạo ra chứng minh tính hợp lệ, ZK Rollup có thể cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý giao dịch.
3. Hướng tối ưu của ZK Rollup
Chủ yếu 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
ZKML kết hợp công nghệ ZKP và máy học, cung cấp khả năng mới cho tính toán bảo vệ quyền riêng tư.
3. Phát triển liên quan đến công nghệ mở rộng zk-SNARK
Việc đưa ra các công nghệ như ZKThreads và ZK Sharding đã cung cấp những ý tưởng mới cho việc mở rộng Blockchain.
4. Sự phát triển của tính tương tác của zk-SNARK
Các công nghệ như Kênh Trạng thái ZK và Giao thức Tương tác Đa chuỗi ZK đã thúc đẩy sự phát triển của khả năng tương tác giữa các chuỗi.
Chín, Kết luận
Bài viết này tổng quát lại quá trình phát triển của công nghệ ZKP và ứng dụng của nó trong lĩnh vực Blockchain, cho thấy tiềm năng to lớn của ZKP trong việc nâng cao hiệu suất, tính an toàn và bảo vệ quyền riêng tư của hệ thống Blockchain. Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, ZKP có triển vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực hơn.