Perkembangan dan Prospek Aplikasi zk-SNARKs

Sejarah Perkembangan zk-SNARKs

Sistem zk-SNARKs modern dapat ditelusuri kembali ke penelitian yang dilakukan oleh Goldwasser, Micali, dan Rackoff pada tahun 1985. Mereka mengusulkan bagaimana cara membuktikan kebenaran suatu pernyataan dalam sistem interaktif dengan pertukaran informasi yang minimal. Konsep ini disebut zk-SNARKs, yaitu membuktikan bahwa suatu proposisi benar tanpa mengungkapkan informasi tambahan.

Sistem zk-SNARKs awal memiliki kekurangan dalam efisiensi dan kepraktisan, sebagian besar masih berada di tingkat teori. Hingga sepuluh tahun terakhir, dengan penerapan kriptografi yang luas di bidang cryptocurrency, zk-SNARKs mulai berkembang pesat dan menjadi salah satu arah penelitian kunci. Di antaranya, mengembangkan protokol zk-SNARKs yang umum, non-interaktif, dan dengan ukuran bukti yang kecil adalah salah satu arah eksplorasi yang paling penting.

Salah satu terobosan penting dalam zero-knowledge proof adalah pendekatan non-interaktif berbasis pairing yang diperkenalkan oleh Groth pada tahun 2010, yang menjadi dasar teori untuk zk-SNARKs. Pada tahun 2015, penerapan zero-knowledge proof dalam proyek Zcash mewujudkan perlindungan privasi transaksi, membuka lebih banyak skenario aplikasi.

Sejak itu, serangkaian hasil akademis penting muncul secara berturut-turut:

• Protokol Pinocchio tahun 2013 secara signifikan meningkatkan efisiensi pembuktian dan verifikasi
• Groth16 pada tahun 2016 lebih lanjut menyederhanakan skala bukti dan meningkatkan kecepatan verifikasi
• Bulletproofs yang diperkenalkan pada tahun 2017 adalah zk-SNARKs yang sederhana dan tidak memerlukan pengaturan tepercaya.
• zk-STARKs yang diperkenalkan pada tahun 2018 menawarkan bukti integritas komputasi yang dapat diperluas, transparan, dan tahan terhadap serangan kuantum.

Teknologi baru seperti PLONK, Halo2, dan lainnya juga terus mendorong kemajuan zk-SNARK.

Aplikasi Utama zk-SNARKs

Arah aplikasi paling luas dari zk-SNARKs saat ini adalah perlindungan privasi dan skalabilitas.

Dalam hal perlindungan privasi, proyek-proyek representatif seperti Zcash dan Monero muncul di awal. Namun, karena permintaan untuk transaksi privat tidak sesuai harapan, proyek-proyek semacam ini perlahan-lahan menghilang dari pandangan utama.

Dalam hal skalabilitas, dengan Ethereum 2.0 beralih ke jalur yang berfokus pada rollup, solusi skalabilitas berbasis zk-SNARKs kembali menjadi sorotan.

transaksi privasi

Implementasi utama dari transaksi privasi meliputi:

• Menggunakan zk-SNARKs Zcash dan Tornado Cash
• Menggunakan Monero dengan Bulletproofs
• Menggunakan sistem pencampuran koin Dash( hanya menyembunyikan alamat )

Sebagai contoh Zcash, proses transaksinya meliputi: pengaturan sistem, pembuatan kunci, pencetakan koin, pembuangan, verifikasi, dan penerimaan. Namun, Zcash juga memiliki beberapa keterbatasan, seperti berbasis model UTXO, sulit untuk digabungkan dengan aplikasi lainnya, dan proporsi penggunaan transaksi privasi yang sebenarnya tidak tinggi.

Tornado Cash menggunakan metode kolam campuran besar tunggal, berbasis jaringan Ethereum, dan menggunakan teknologi zk-SNARKs. Ini dapat memastikan bahwa hanya koin yang disetor yang dapat ditarik, dan setiap koin hanya dapat ditarik sekali.

Sebaliknya, implementasi perlindungan privasi relatif lebih mudah, dan jika masalah skalabilitas teratasi di masa depan, privasi juga tidak akan menjadi hambatan utama.

perluasan

Aplikasi zk-SNARKs dalam skala memiliki dua jenis utama:

1. Ekspansi jaringan lapisan, seperti proyek Mina
2. Jaringan lapisan kedua skalabilitas, yaitu zk-rollup

Pikiran inti dari zk-rollup adalah menggabungkan banyak transaksi dan menghasilkan sebuah zk-SNARKs, lalu memverifikasi bukti ini di rantai utama untuk memperbarui status. Cara ini memiliki keunggulan biaya rendah, keamanan tinggi, dan finalitas transaksi yang cepat, tetapi juga menghadapi tantangan seperti beban komputasi yang besar dan kebutuhan pengaturan yang terpercaya.

Saat ini, proyek zk-rollup utama di pasar termasuk StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez/Miden, Loopring, dan Scroll. Proyek-proyek ini berbeda dalam jalur teknis mereka terutama dalam memilih SNARK atau STARK, serta apakah mendukung kompatibilitas EVM.

Kompatibilitas EVM adalah masalah penting. Proyek perlu menyeimbangkan antara efisiensi zk-SNARKs dan keterpakaian bagi pengembang Ethereum. Beberapa proyek memilih untuk sepenuhnya kompatibel dengan opcode Solidity, sementara yang lain merancang mesin virtual baru untuk mengakomodasi ramah zk-SNARKs dan kompatibilitas Solidity. Kemajuan cepat dalam kompatibilitas EVM baru-baru ini memberikan lebih banyak pilihan bagi para pengembang.

Prinsip Dasar zk-SNARKs

zk-SNARK( adalah teknologi bukti nol pengetahuan yang banyak digunakan. Ini memiliki karakteristik berikut:

• zk-SNARKs: tidak mengungkapkan informasi tambahan
• Ringkas: ukuran verifikasi kecil
• Non-interaktif: tidak perlu interaksi berulang
• Terpercaya: Pembuktian dengan kemampuan terbatas tidak dapat memalsukan bukti
• Pengetahuan: Pembuktian harus mengetahui informasi yang valid untuk membangun bukti

Groth16 adalah salah satu implementasi zk-SNARKs yang umum digunakan, langkah dasar adalah sebagai berikut:

1. Mengubah masalah menjadi rangkaian
2. Mengubah sirkuit menjadi bentuk R1CS ) Rank-1 Constraint System (
3. Mengonversi R1CS ke dalam bentuk QAP )Program Aritmetika Kuadratik(
4. Melakukan pengaturan yang tepercaya, menghasilkan kunci pembuktian dan kunci verifikasi
5. Menghasilkan dan memverifikasi zk-SNARKs

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

Teknologi zk-SNARKs sedang berkembang pesat, membawa kemungkinan baru untuk blockchain. Di masa depan, kami akan terus membahas prinsip-prinsip zk-SNARK, studi kasus aplikasinya, serta hubungannya dengan teknologi lain seperti zk-STARK.

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