Perkembangan dan Prospek Aplikasi zk-SNARKs

Sejarah Perkembangan zk-SNARKs

Proses modernisasi sistem zero-knowledge proof dimulai pada tahun 1985. Goldwasser, Micali, dan Rackoff untuk pertama kalinya mengusulkan konsep zero-knowledge proof dalam sistem interaktif dalam makalah mereka. Teori ini terutama membahas bagaimana membuktikan kebenaran sebuah pernyataan dengan pertukaran informasi yang paling sedikit selama proses interaksi. Meskipun metode ini secara probabilistik benar, masih ada beberapa keterbatasan.

Kemudian, perkembangan sistem non-interaktif membuat zk-SNARKs semakin sempurna. Namun, sistem zk-SNARKs awal masih memiliki kekurangan dalam hal praktis, terutama terjebak pada level teori. Baru dalam sepuluh tahun terakhir, seiring dengan kebangkitan kriptografi di bidang cryptocurrency, zk-SNARKs benar-benar muncul ke depan dan menjadi arah penelitian yang penting.

Sebuah terobosan kunci dalam zero-knowledge proof muncul pada tahun 2010. Makalah yang diterbitkan oleh Groth meletakkan dasar teori untuk zk-SNARK yang kemudian dikenal luas. Pada tahun 2015, proyek Z-cash menerapkan zero-knowledge proof untuk perlindungan privasi transaksi, membuka jalan bagi kombinasi zero-knowledge proof dengan kontrak pintar, yang secara signifikan memperluas skenario aplikasinya.

Selama periode ini, beberapa hasil akademik penting meliputi:

• Protokol Pinocchio tahun 2013, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi pembuktian dan verifikasi.
• Algoritma Groth16 tahun 2016, lebih lanjut menyederhanakan skala bukti dan meningkatkan efisiensi verifikasi.
• Algoritma Bulletproofs yang diusulkan pada tahun 2017, mewujudkan pembuktian zero-knowledge non-interaktif yang cepat.
• Diperkenalkannya ZK-STARKs pada tahun 2018 membuka arah baru yang tidak memerlukan pengaturan tepercaya.

Selain itu, protokol baru seperti PLONK dan Halo2 juga telah membawa perbaikan penting bagi zk-SNARK.

Aplikasi Utama zk-SNARKs

zk-SNARKs saat ini terutama diterapkan dalam dua bidang yaitu perlindungan privasi dan penskalaan.

Dalam hal perlindungan privasi, proyek-proyek awal seperti Zcash dan Monero telah menarik perhatian yang luas. Namun, permintaan nyata untuk transaksi privat tidak mencapai harapan, sehingga proyek-proyek semacam itu secara bertahap memudar dari pandangan utama.

Dibandingkan, kebutuhan untuk skalabilitas semakin mendesak. Terutama sejak Ethereum beralih ke jalur skalabilitas yang berfokus pada rollup pada tahun 2020, solusi skalabilitas berbasis zk-SNARKs kembali menjadi sorotan industri.

aplikasi transaksi privasi

Proyek transaksi privasi yang telah direalisasikan meliputi:

• Zcash dan Tornado yang menggunakan teknologi zk-SNARKs
• Menggunakan Bulletproof Monero

Sebagai contoh, proses transaksi zk-SNARKs Zcash mencakup langkah-langkah seperti pengaturan sistem, pembuatan kunci, pencetakan koin, transfer, verifikasi, dan penerimaan. Namun, Zcash juga memiliki beberapa keterbatasan, seperti sulitnya terintegrasi dengan aplikasi lain, dan proporsi penggunaan transaksi privasi yang tidak tinggi.

Sebagai perbandingan, Tornado mengadopsi desain kolam campuran besar tunggal yang lebih universal, dan beroperasi di jaringan Ethereum. Tornado Cash dapat memastikan bahwa hanya token yang disetor yang dapat ditarik, dan setiap token hanya dapat ditarik satu kali, sambil menjamin tingkat keamanan yang tinggi.

Perlu dicatat bahwa para ahli di industri percaya bahwa, dibandingkan dengan perluasan, implementasi teknologi perlindungan privasi relatif sederhana. Jika solusi perluasan dapat berhasil, perlindungan privasi juga tidak akan lagi menjadi masalah.

aplikasi skalabilitas

Aplikasi zero-knowledge proof dalam hal skalabilitas dapat dibagi menjadi jaringan lapisan satu ( seperti Mina ) dan jaringan lapisan dua ( yaitu zk-rollup ). Konsep zk-rollup kemungkinan berasal dari artikel Vitalik tahun 2018.

zk-rollup terutama terdiri dari dua jenis peran: Sequencer bertanggung jawab untuk mengemas transaksi, Aggregator bertanggung jawab untuk menggabungkan transaksi dan menghasilkan zk-SNARKs. Bukti ini akan dibandingkan dengan status jaringan lapisan, sehingga memperbarui pohon status Ethereum.

Keuntungan zk-rollup terletak pada biaya rendah, finalitas cepat, dan perlindungan privasi, tetapi juga menghadapi tantangan seperti beban komputasi yang besar dan kebutuhan untuk pengaturan tepercaya.

Proyek zk-rollup yang memiliki daya saing di pasar saat ini termasuk StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez, Miden, Loopring, dan Scroll. Proyek-proyek ini terutama memilih antara SNARK( dan versi perbaikannya ) serta STARK, sambil memperhatikan tingkat dukungan terhadap EVM.

Perlu dicatat bahwa kompatibilitas sistem zk-SNARKs dengan EVM selalu menjadi tantangan. Proyek sering kali harus melakukan trade-off antara keduanya, atau merancang mesin virtual baru untuk mencapai kompatibilitas. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan teknologi yang pesat telah secara signifikan meningkatkan kompatibilitas EVM, yang akan berdampak penting pada ekosistem pengembangan zk-SNARKs dan lanskap persaingan.

Prinsip Dasar zk-SNARKs

zk-SNARKs perlu memenuhi tiga karakteristik: integritas, keandalan, dan zero-knowledge. zk-SNARK( adalah salah satu solusi zero-knowledge proof yang saat ini banyak digunakan.

Proses pembuktian zk-SNARKs terutama mencakup langkah-langkah berikut:

1. Mengubah masalah menjadi sirkuit
2. Mengubah rangkaian menjadi bentuk R1CS
3. Mengubah R1CS menjadi bentuk QAP
4. Membangun pengaturan yang dapat dipercaya, menghasilkan kunci bukti dan kunci verifikasi
5. Menghasilkan dan memverifikasi bukti zk-SNARK

Proses ini memastikan sifat nol-pengetahuan, ringkas, dan non-interaktif dari bukti, sambil menjamin keandalan dan pengetahuan dari perhitungan.

![HashKey ZK 101 Edisi Pertama: Prinsip Sejarah dan Industri])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-32e1ccadd2a5f2b2865b06e98bf0bd68.webp(

![HashKey ZK 101 Edisi Pertama: Prinsip Sejarah dan Industri])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-264bb4794c44616e81f149e535302d5a.webp(