zk-SNARKs'in Gelişim Süreci ve Uygulama Beklentileri

zk-SNARKs'in Tarihsel Gelişimi

Modern zk-SNARKs sistemleri ilk olarak 1985'te Goldwasser, Micali ve Rackoff'un işbirliği ile yapılan araştırmalara dayanmaktadır. Onlar, etkileşimli sistemlerde bir ifadenin doğruluğunu en az bilgi alışverişi ile nasıl kanıtlayacaklarını önerdiler. Bu kavram, hiçbir ek bilgi sızdırmadan bir önermenin doğru olduğunu kanıtlamak anlamına gelen zk-SNARKs olarak adlandırılmaktadır.

Erken dönem zk-SNARKs sistemleri, verimlilik ve pratiklik açısından yetersizdi ve esasen teorik düzeyde kalmıştı. Son on yıl içinde, kriptografinin kripto para alanında yaygın kullanımıyla birlikte, zk-SNARKs hızlı bir şekilde gelişmeye başladı ve önemli bir araştırma yönü haline geldi. Bu bağlamda, genel, etkileşimsiz ve küçük kanıt boyutuna sahip zk-SNARKs protokollerinin geliştirilmesi en önemli araştırma yönlerinden biri olmuştur.

Sıfır Bilgi Kanıtlarının önemli bir atılımı, Groth'un 2010 yılında önerdiği kısa eşleşme etkileşimsiz sıfır bilgi kanıtlarıdır; bu, zk-SNARKs için teorik bir temel oluşturur. 2015 yılında, sıfır bilgi kanıtlarının Zcash projesindeki uygulaması, işlem gizliliği korumasını sağladı ve daha geniş uygulama alanlarının kapılarını açtı.

Bundan sonra, bir dizi önemli akademik sonuç peş peşe ortaya çıktı:

• 2013 yılında Pinocchio protokolü, kanıtlama ve doğrulama verimliliğini büyük ölçüde artırdı.
• 2016'daki Groth16, kanıt boyutunu daha da küçülttü ve doğrulama hızını artırdı.
• 2017'deki Bulletproofs, güvenilir bir kurulum gerektirmeyen basit, etkileşimsiz zk-SNARKs'ı sundu.
• 2018'deki zk-STARKs, ölçeklenebilir, şeffaf ve kuantum saldırılarına karşı dirençli hesaplama bütünlüğü kanıtları önerdi.

Diğerleri gibi PLONK, Halo2 gibi yeni teknolojiler de zk-SNARKs'ın ilerlemesini sürekli olarak desteklemektedir.

zk-SNARKs'ın Ana Uygulamaları

zk-SNARKs'ın şu anda en yaygın iki uygulama yönü gizlilik koruma ve ölçeklendirmedir.

Gizlilik koruma alanında, ilk olarak Zcash ve Monero gibi temsili projeler ortaya çıktı. Ancak gizlilik işlemlerine olan talep beklentilerin altında kalınca, bu tür projeler giderek ana akımın dışına çıktı.

Ölçeklenebilirlik açısından, Ethereum 2.0'ın rollup merkezli bir yöne geçişi ile birlikte, zk-SNARKs tabanlı ölçeklenme çözümleri yeniden odak noktası haline geldi.

gizli işlem

Gizli işlemlerin ana uygulanması şunları içerir:

• zk-SNARKs kullanan Zcash ve Tornado Cash
• Bulletproofs kullanan Monero
• Kullanımda olan Dash(, yalnızca adresi ) gizler.

Zcash örneğinde olduğu gibi, işlem süreci şunları içerir: sistem ayarları, anahtar oluşturma, madencilik, dökme, doğrulama ve alma gibi adımlar. Ancak Zcash'in bazı sınırlamaları da vardır; örneğin, UTXO modeline dayalı olması, diğer uygulamalarla entegrasyonunu zorlaştırmakta ve gerçekten gizli işlemler kullanan oranı yüksek değildir.

Tornado Cash, Ethereum ağına dayalı tek büyük karışık havuz yöntemi kullanarak zk-SNARKs teknolojisini kullanır. Bu, yalnızca yatırılan paranın çekilebileceğini ve her paranın yalnızca bir kez çekilebileceğini garanti eder.

Buna karşılık, gizlilik korumanın gerçekleştirilmesi oldukça kolaydır; gelecekte eğer ölçeklenme sorunu çözülürse, gizlilik de ana engel haline gelmeyecektir.

ölçekleme

zk-SNARKs'in ölçeklenme alanındaki uygulamaları başlıca iki türdür:

1. Bir katmanlı ağ genişlemesi, örneğin Mina projesi
2. İkinci katman ağ genişlemesi, yani zk-rollup

zk-rollup'un temel düşüncesi, çok sayıda işlemi birleştirip bir zk-SNARKs oluşturmak ve ardından bu kanıtı ana zincirde doğrulayarak durumu güncellemektir. Bu yaklaşım, düşük maliyet, yüksek güvenlik ve hızlı işlem tamlığı gibi avantajlara sahipken, aynı zamanda büyük hesaplama yükü ve güvenilir kurulum gereksinimi gibi zorluklarla da karşılaşmaktadır.

Piyasada mevcut olan başlıca zk-rollup projeleri arasında StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez/Miden, Loopring ve Scroll bulunmaktadır. Bu projelerin teknik yolları, SNARK veya STARK seçimi ile EVM uyumluluğunu destekleyip desteklememeleri açısından ana farklılıklar göstermektedir.

EVM uyumluluğu önemli bir konudur. Projelerin, zk-SNARKs verimliliği ile Ethereum geliştiricilerine dostluk arasında bir denge kurması gerekmektedir. Bazı projeler tamamen Solidity opcode'ları ile uyumlu olmayı tercih ederken, diğerleri zk-SNARKs dostluğu ve Solidity uyumluluğunu dengelemek için yeni sanal makineler tasarlamaktadır. Son dönemlerde EVM uyumluluğundaki hızlı gelişmeler, geliştiricilere daha fazla seçenek sunmaktadır.

zk-SNARKs'ın Temel Prensipleri

zk-SNARK( sıfır bilgi basit etkileşimsiz bilgi kanıtı), yaygın olarak kullanılan bir sıfır bilgi kanıtı teknolojisidir. Aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• zk-SNARKs: Ek bilgi sızdırmadan
• Basit: Doğrulama boyutu küçük
• Etkileşimsiz: Birden fazla etkileşime gerek yok
• Güvenilir: Sınırlı kapasiteye sahip bir kanıtlayıcı, kanıtı sahteleyemez.
• Bilgilendirici: Kanıtlayıcının, kanıtı oluşturmak için geçerli bilgileri bilmesi gerekir.

Groth16, yaygın bir zk-SNARK uygulamasıdır ve temel adımları aşağıdaki gibidir:

1. Soruyu devreye dönüştür
2. Devreyi R1CS ( Rank-1 Constraint System) biçimine dönüştürmek
3. R1CS'yi QAP (Kare Aritmetik Program) biçimine dönüştür
4. Güvenilir bir ayar gerçekleştirin, kanıt anahtarını ve doğrulama anahtarını oluşturun
5. zk-SNARKs oluşturma ve doğrulama

zk-SNARKs teknolojisi hızla gelişiyor ve blockchain'e yeni olanaklar sunuyor. Gelecekte, zk-SNARK'ın prensiplerini, uygulama örneklerini ve zk-STARK gibi diğer teknolojilerle olan ilişkisini keşfetmeye devam edeceğiz.