تاريخ التطوير وآفاق التطبيق لبراهين المعرفة الصفرية
zk-SNARKs تاريخ تطورها
يمكن تتبع نظام إثبات المعرفة الصفرية الحديث إلى عام 1985 من خلال البحث المشترك بين Goldwasser وMicali وRackoff. قدموا كيفية إثبات صحة بيان ما من خلال الحد الأدنى من تبادل المعلومات في الأنظمة التفاعلية. يُعرف هذا المفهوم بإثبات المعرفة الصفرية، أي إثبات صحة اقتراح ما دون الكشف عن أي معلومات إضافية.
تواجه أنظمة إثبات المعرفة الصفرية المبكرة نقصاً في الكفاءة والعملية، حيث كانت تقتصر أساساً على المستوى النظري. حتى العقد الماضي، ومع الاستخدام الواسع لعلم التشفير في مجال العملات المشفرة، بدأت إثباتات المعرفة الصفرية في الازدهار، لتصبح أحد الاتجاهات البحثية الرئيسية. ومن بين ذلك، يعد تطوير بروتوكولات إثبات المعرفة الصفرية العامة وغير التفاعلية ذات حجم إثبات صغير أحد أهم الاتجاهات الاستكشافية.
أحد الانتصارات المهمة في إثبات المعرفة الصفرية هو ما قدمه Groth في عام 2010 من إثبات المعرفة الصفرية غير التفاعلي القصير المعتمد على الاقترانات، والذي أسس الأساس النظري لـ zk-SNARKs. في عام 2015، أثبتت تطبيقات إثبات المعرفة الصفرية في مشروع Zcash حماية خصوصية المعاملات، مما فتح آفاقًا أوسع للاستخدام.
بعد ذلك، ظهرت سلسلة من النتائج الأكاديمية الهامة واحدة تلو الأخرى:
بروتوكول بينوكيو لعام 2013 زاد بشكل كبير من كفاءة الإثبات والتحقق
2016 أضاف Groth16 مزيدًا من التبسيط على حجم الإثبات وزاد من سرعة التحقق
تم تقديم Bulletproofs في عام 2017 كدليل بسيط غير تفاعلي للمعرفة الصفرية بدون إعداد موثوق.
تم تقديم zk-STARKs في عام 2018 كدليل على تكامل الحوسبة القابل للتوسع والشفاف والذي يقاوم الهجمات الكمية.
تقنيات ناشئة أخرى مثل PLONK و Halo2 تدفع باستمرار تقدم zk-SNARKs.
zk-SNARKs الرئيسية للتطبيقات
أكثر اتجاهين شائعين لتطبيقات zk-SNARKs حاليا هما حماية الخصوصية وتوسيع السعة.
في مجال حماية الخصوصية، ظهرت في البداية مشاريع تمثيلية مثل Zcash وMonero. ولكن نظرًا لعدم تلبية الطلب على المعاملات الخاصة للتوقعات، بدأت هذه المشاريع تدريجياً في التلاشي من الأضواء السائدة.
فيما يتعلق بالتوسع، مع تحول Ethereum 2.0 نحو مسار يركز على rollups، أصبحت حلول التوسع المعتمدة على zk-SNARKs في المقدمة مرة أخرى.
معاملات الخصوصية
تشمل التطبيقات الرئيسية للتداول الخاص:
Zcash و Tornado Cash باستخدام zk-SNARKs
مونيرو مع مضاد للرصاص
استخدام نظام الخلط Dash( يخفي فقط العنوان )
على سبيل المثال، تشمل عملية تداول Zcash: إعداد النظام، توليد المفاتيح، السك، التفريغ، التحقق والاستلام وغيرها من الخطوات. ومع ذلك، فإن Zcash لديها بعض القيود، مثل نموذج UTXO، مما يجعل من الصعب دمجها مع تطبيقات أخرى، ونسبة استخدام المعاملات الخاصة ليست مرتفعة.
تورنادو كاش يعتمد على طريقة استخدام حوض واحد كبير من العملات المختلطة، ويستند إلى شبكة الإيثيريوم، ويستخدم تقنية zk-SNARKs. يمكنه ضمان أن العملات المودعة فقط يمكن سحبها، وأن كل عملة يمكن سحبها مرة واحدة فقط.
بالمقارنة، فإن تحقيق حماية الخصوصية أسهل نسبياً، وإذا تم حل مشكلة التوسع في المستقبل، فلن تكون الخصوصية عقبة رئيسية.
توسيع
تطبيقات zk-SNARKs في توسيع السعة هي بشكل أساسي نوعان:
توسيع شبكة من الطبقة الأولى، مثل مشروع مينا
توسيع الشبكة من الطبقة الثانية، أي zk-rollup
الفكرة الأساسية لـ zk-rollup هي دمج عدد كبير من المعاملات وإنشاء zk-SNARKs، ثم التحقق من هذا الإثبات على السلسلة الرئيسية لتحديث الحالة. تتمتع هذه الطريقة بمزايا مثل انخفاض التكاليف، وارتفاع الأمان، وسرعة انتهاء المعاملات، لكنها تواجه أيضًا تحديات مثل حجم الحساب الكبير، والحاجة إلى إعداد موثوق.
تشمل المشاريع الرئيسية للـ zk-rollup في السوق حالياً StarkNet و zkSync و Aztec Connect و Polygon Hermez/Miden و Loopring و Scroll. وتختلف هذه المشاريع في الخطوط التقنية الرئيسية من حيث اختيار SNARK أو STARK، وكذلك ما إذا كانت تدعم توافق EVM.
تعتبر التوافقية مع EVM قضية مهمة. تحتاج المشاريع إلى الموازنة بين كفاءة zk-SNARKs وملاءمتها لمطوري الإيثيريوم. تختار بعض المشاريع التوافق الكامل مع تعليمات Solidity، بينما تصمم أخرى آلات افتراضية جديدة لتحقيق التوافق مع zk-SNARKs وSolidity. لقد وفرت التقدم السريع الأخير في التوافقية مع EVM للمطورين المزيد من الخيارات.
مبادئ zk-SNARK الأساسية
zk-SNARK( 证明 المعرفة غير التفاعلية البسيطة ) هي تقنية إثبات معرفة غير تفاعلية تستخدم على نطاق واسع. تتمتع بالخصائص التالية:
zk-SNARKs: لا تكشف عن معلومات إضافية
بسيطة: حجم التحقق صغير
غير تفاعلي: لا حاجة لتفاعل متعدد الجولات
موثوق: لا يمكن للمدعين ذوي القدرات المحدودة تزوير الإثبات
المعرفة: يجب على المُثبت أن يعرف المعلومات الصحيحة لبناء الإثبات
Groth16 هو أحد التطبيقات الشائعة لـ zk-SNARKs، والخطوات الأساسية له هي كما يلي:
تحويل المشكلة إلى دائرة
تحويل الدائرة إلى شكل نظام القيود المرتبة R1CS (Rank-1 Constraint System)
تحويل R1CS إلى QAP ( برنامج حسابي تربيعي ) الشكل
إجراء إعداد موثوق، إنشاء مفتاح إثبات ومفتاح تحقق
إنشاء والتحقق من zk-SNARKs
تقنية إثبات المعرفة الصفرية تتطور بسرعة، مما يوفر إمكانيات جديدة للبلوكشين. في المستقبل، سنستمر في استكشاف مبادئ zk-SNARKs، وحالات الاستخدام، وعلاقتها بتقنيات أخرى مثل zk-STARKs.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 11
أعجبني
11
5
إعادة النشر
مشاركة
تعليق
0/400
MoneyBurner
· 08-10 20:31
الآن فقط ادخل مركز zk هل يمكن اللحاق بهذه الرحلة للقمر؟ لقد قمت ببناء مركز خمسة!
البرهان على عدم المعرفة: من التاريخ إلى التطبيق يكشف عن مبادئ zk-SNARKs وآفاق المستقبل
تاريخ التطوير وآفاق التطبيق لبراهين المعرفة الصفرية
zk-SNARKs تاريخ تطورها
يمكن تتبع نظام إثبات المعرفة الصفرية الحديث إلى عام 1985 من خلال البحث المشترك بين Goldwasser وMicali وRackoff. قدموا كيفية إثبات صحة بيان ما من خلال الحد الأدنى من تبادل المعلومات في الأنظمة التفاعلية. يُعرف هذا المفهوم بإثبات المعرفة الصفرية، أي إثبات صحة اقتراح ما دون الكشف عن أي معلومات إضافية.
تواجه أنظمة إثبات المعرفة الصفرية المبكرة نقصاً في الكفاءة والعملية، حيث كانت تقتصر أساساً على المستوى النظري. حتى العقد الماضي، ومع الاستخدام الواسع لعلم التشفير في مجال العملات المشفرة، بدأت إثباتات المعرفة الصفرية في الازدهار، لتصبح أحد الاتجاهات البحثية الرئيسية. ومن بين ذلك، يعد تطوير بروتوكولات إثبات المعرفة الصفرية العامة وغير التفاعلية ذات حجم إثبات صغير أحد أهم الاتجاهات الاستكشافية.
أحد الانتصارات المهمة في إثبات المعرفة الصفرية هو ما قدمه Groth في عام 2010 من إثبات المعرفة الصفرية غير التفاعلي القصير المعتمد على الاقترانات، والذي أسس الأساس النظري لـ zk-SNARKs. في عام 2015، أثبتت تطبيقات إثبات المعرفة الصفرية في مشروع Zcash حماية خصوصية المعاملات، مما فتح آفاقًا أوسع للاستخدام.
بعد ذلك، ظهرت سلسلة من النتائج الأكاديمية الهامة واحدة تلو الأخرى:
تقنيات ناشئة أخرى مثل PLONK و Halo2 تدفع باستمرار تقدم zk-SNARKs.
zk-SNARKs الرئيسية للتطبيقات
أكثر اتجاهين شائعين لتطبيقات zk-SNARKs حاليا هما حماية الخصوصية وتوسيع السعة.
في مجال حماية الخصوصية، ظهرت في البداية مشاريع تمثيلية مثل Zcash وMonero. ولكن نظرًا لعدم تلبية الطلب على المعاملات الخاصة للتوقعات، بدأت هذه المشاريع تدريجياً في التلاشي من الأضواء السائدة.
فيما يتعلق بالتوسع، مع تحول Ethereum 2.0 نحو مسار يركز على rollups، أصبحت حلول التوسع المعتمدة على zk-SNARKs في المقدمة مرة أخرى.
معاملات الخصوصية
تشمل التطبيقات الرئيسية للتداول الخاص:
على سبيل المثال، تشمل عملية تداول Zcash: إعداد النظام، توليد المفاتيح، السك، التفريغ، التحقق والاستلام وغيرها من الخطوات. ومع ذلك، فإن Zcash لديها بعض القيود، مثل نموذج UTXO، مما يجعل من الصعب دمجها مع تطبيقات أخرى، ونسبة استخدام المعاملات الخاصة ليست مرتفعة.
تورنادو كاش يعتمد على طريقة استخدام حوض واحد كبير من العملات المختلطة، ويستند إلى شبكة الإيثيريوم، ويستخدم تقنية zk-SNARKs. يمكنه ضمان أن العملات المودعة فقط يمكن سحبها، وأن كل عملة يمكن سحبها مرة واحدة فقط.
بالمقارنة، فإن تحقيق حماية الخصوصية أسهل نسبياً، وإذا تم حل مشكلة التوسع في المستقبل، فلن تكون الخصوصية عقبة رئيسية.
توسيع
تطبيقات zk-SNARKs في توسيع السعة هي بشكل أساسي نوعان:
الفكرة الأساسية لـ zk-rollup هي دمج عدد كبير من المعاملات وإنشاء zk-SNARKs، ثم التحقق من هذا الإثبات على السلسلة الرئيسية لتحديث الحالة. تتمتع هذه الطريقة بمزايا مثل انخفاض التكاليف، وارتفاع الأمان، وسرعة انتهاء المعاملات، لكنها تواجه أيضًا تحديات مثل حجم الحساب الكبير، والحاجة إلى إعداد موثوق.
تشمل المشاريع الرئيسية للـ zk-rollup في السوق حالياً StarkNet و zkSync و Aztec Connect و Polygon Hermez/Miden و Loopring و Scroll. وتختلف هذه المشاريع في الخطوط التقنية الرئيسية من حيث اختيار SNARK أو STARK، وكذلك ما إذا كانت تدعم توافق EVM.
تعتبر التوافقية مع EVM قضية مهمة. تحتاج المشاريع إلى الموازنة بين كفاءة zk-SNARKs وملاءمتها لمطوري الإيثيريوم. تختار بعض المشاريع التوافق الكامل مع تعليمات Solidity، بينما تصمم أخرى آلات افتراضية جديدة لتحقيق التوافق مع zk-SNARKs وSolidity. لقد وفرت التقدم السريع الأخير في التوافقية مع EVM للمطورين المزيد من الخيارات.
مبادئ zk-SNARK الأساسية
zk-SNARK( 证明 المعرفة غير التفاعلية البسيطة ) هي تقنية إثبات معرفة غير تفاعلية تستخدم على نطاق واسع. تتمتع بالخصائص التالية:
Groth16 هو أحد التطبيقات الشائعة لـ zk-SNARKs، والخطوات الأساسية له هي كما يلي:
تقنية إثبات المعرفة الصفرية تتطور بسرعة، مما يوفر إمكانيات جديدة للبلوكشين. في المستقبل، سنستمر في استكشاف مبادئ zk-SNARKs، وحالات الاستخدام، وعلاقتها بتقنيات أخرى مثل zk-STARKs.