Analyse approfondie : l'évolution des zk-SNARKs et les perspectives d'application dans le Web3

Développement et perspectives d'application des zk-SNARKs

zk-SNARKs de l'histoire

Le processus de modernisation des systèmes de zk-SNARKs a commencé en 1985. Goldwasser, Micali et Rackoff ont introduit pour la première fois le concept de zk-SNARKs dans des systèmes interactifs dans leur article. Cette théorie explore principalement comment prouver la véracité d'une déclaration avec le moins d'échanges d'informations possible au cours de l'interaction. Bien que cette méthode soit probabilistiquement correcte, elle présente encore certaines limitations.

Ensuite, le développement des systèmes non interactifs a rendu les zk-SNARKs plus complets. Cependant, les premiers systèmes de zk-SNARKs avaient encore des insuffisances en matière de praticité, restant principalement au niveau théorique. Ce n'est que depuis une dizaine d'années, avec l'essor de la cryptographie dans le domaine des cryptomonnaies, que les zk-SNARKs ont véritablement pris le devant de la scène, devenant une direction de recherche importante.

Une percée clé dans les preuves à divulgation nulle de connaissance est survenue en 2010. Le papier publié par Groth a jeté les bases théoriques de ce qui est maintenant largement connu sous le nom de zk-SNARKs. En 2015, le projet Z-cash a appliqué les preuves à divulgation nulle de connaissance à la protection de la confidentialité des transactions, ouvrant la voie à la combinaison des preuves à divulgation nulle de connaissance et des contrats intelligents, élargissant considérablement ses cas d'utilisation.

Pendant cette période, certains résultats académiques importants comprennent :

  • Le protocole Pinocchio de 2013, qui a considérablement amélioré l'efficacité des preuves et des vérifications.
  • L'algorithme Groth16 de 2016 a encore simplifié la taille des preuves et amélioré l'efficacité de la vérification.
  • L'algorithme Bulletproofs proposé en 2017 a permis de réaliser des zk-SNARKs rapides.
  • La proposition des ZK-STARKs en 2018 a ouvert une nouvelle direction sans configuration de confiance.

De plus, des protocoles émergents tels que PLONK et Halo2 ont également apporté des améliorations significatives aux zk-SNARKs.

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zk-SNARKs de principales applications

Les zk-SNARKs sont principalement utilisés dans deux domaines : la protection de la vie privée et l'évolutivité.

En matière de protection de la vie privée, des projets tels que Zcash et Monero ont suscité un large intérêt au début. Cependant, la demande réelle pour les transactions privées n'a pas atteint les attentes, et ces projets ont progressivement disparu de la vue du grand public.

En comparaison, la demande d'extension devient de plus en plus pressante. En particulier, depuis que l'Ethereum a adopté une stratégie d'extension centrée sur les rollups en 2020, les solutions d'extension basées sur les zk-SNARKs sont redevenues un sujet de préoccupation dans l'industrie.

applications de transactions privées

Les projets de transactions privées réalisés incluent :

  • Zcash et Tornado utilisant la technologie zk-SNARKs
  • Adoption de Monero avec Bulletproof

Prenons l'exemple de Zcash, dont le processus de transaction zk-SNARKs comprend des étapes telles que la configuration du système, la génération de clés, le minting, le transfert, la vérification et la réception. Cependant, Zcash présente également certaines limitations, telles que la difficulté à s'intégrer à d'autres applications et un faible pourcentage d'utilisation réelle des transactions privées.

En comparaison, Tornado adopte un design avec un seul grand pool de mélange, ce qui le rend plus polyvalent, et il fonctionne sur le réseau Ethereum. Tornado Cash garantit que seuls les jetons déposés peuvent être retirés, et chaque jeton ne peut être retiré qu'une seule fois, tout en garantissant une sécurité élevée.

Il convient de noter que les experts de l'industrie estiment que, par rapport à l'augmentation de la capacité, la mise en œuvre des technologies de protection de la vie privée est relativement simple. Si la solution d'augmentation de la capacité réussit, la protection de la vie privée ne sera plus un problème.

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application d'extension

Les applications de zk-SNARKs en matière d'évolutivité peuvent être divisées en réseaux de couche 1 ( tels que Mina ) et réseaux de couche 2 (, c'est-à-dire zk-rollup ). Le concept de zk-rollup pourrait provenir d'un article de Vitalik de 2018.

zk-rollup comprend principalement deux types de rôles : le Sequencer qui est responsable de l'emballage des transactions, et l'Aggregator qui est chargé de fusionner les transactions et de générer des zk-SNARKs. Cette preuve sera comparée à l'état du réseau de couche, afin de mettre à jour l'arbre d'état d'Ethereum.

Les avantages des zk-rollups résident dans des frais faibles, une finalité rapide et une protection de la vie privée, mais il existe également des défis tels qu'une charge de calcul élevée et la nécessité d'une configuration de confiance.

Les projets zk-rollup les plus compétitifs sur le marché actuellement incluent StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez, Miden, Loopring, Scroll, etc. Ces projets choisissent principalement entre SNARK( et ses versions améliorées ) et STARK, tout en se concentrant sur le niveau de support pour l'EVM.

Il convient de noter que la compatibilité des systèmes de zk-SNARKs avec l'EVM a toujours été un défi. Les projets doivent souvent faire des compromis entre les deux, ou concevoir de nouvelles machines virtuelles pour assurer la compatibilité. Ces dernières années, les progrès technologiques rapides ont considérablement amélioré la compatibilité de l'EVM, ce qui aura un impact significatif sur l'écosystème de développement des zk-SNARKs et le paysage concurrentiel.

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Principe de base des zk-SNARKs

Les zk-SNARKs doivent satisfaire trois caractéristiques : l'intégrité, la fiabilité et la propriété de non-divulgation. zk-SNARK( est l'un des schémas de preuve à connaissance nulle les plus largement utilisés aujourd'hui.

Le processus de preuve des zk-SNARKs comprend principalement les étapes suivantes :

  1. Convertir le problème en circuit
  2. Convertir le circuit en forme R1CS
  3. Convertir R1CS en forme QAP
  4. Établir une configuration de confiance, générer des clés de preuve et des clés de vérification
  5. Génération et vérification des preuves zk-SNARKs

Ce processus garantit la zero-knowledge, la concision et la non-interactivité de la preuve, tout en assurant la fiabilité et la connaissance du calcul.

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AirdropworkerZhangvip
· 07-09 12:10
Ahah, cette chose va devenir populaire tôt ou tard !
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OnChainArchaeologistvip
· 07-09 10:56
Les articles académiques, je n'y comprends rien.
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WenAirdropvip
· 07-08 20:58
Avez-vous des projets $ZK ? Déposez-les rapidement.
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MemecoinResearchervip
· 07-08 20:57
ser, en cours d'analyse de sentiment sur les preuves zk... corrélation avec la lune : 420% ( fais-moi confiance mon pote )
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SignatureDeniedvip
· 07-08 20:39
Il y a trop de théories, je commence à m'endormir.
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JustHereForMemesvip
· 07-08 20:35
Ne vous inquiétez pas si vous ne comprenez pas ces choses complexes.
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