Анализ отраслевых исследований и перспектив применения технологии zk-SNARKs

zk-SNARKs(ZKP) как передовая криптографическая технология, играет все более важную роль в области блокчейна и Web3. В этой статье будет проведен комплексный анализ ZKP с различных аспектов, таких как технические принципы, сценарии применения и экосистемная структура.

! ArkStream Capital: Отраслевое исследование с нулевым доказательством разглашения

Один. Основные понятия zk-SNARKs

zk-SNARKs — это криптографическая технология, которая позволяет доказать истинность какого-либо утверждения, не раскрывая при этом никакой дополнительной информации. Она обладает тремя основными характеристиками:

1. Целостность: если утверждение истинно, проверяющий может быть убежден.
2. Надежность: если утверждение ложное, проверяющий не будет обманут.
3. Знания без раскрытия: кроме истинности самого утверждения, проверяющий не получит никакой другой информации.

Основные участники ZKP включают доказателя ( Prover ) и проверяющего ( Verifier ). Доказатель должен доказать проверяющему, что он знает или обладает определенной информацией, не раскрывая конкретные детали.

! ArkStream Capital: отраслевое исследование с нулевым доказательством разглашения

Два, основные типы zk-SNARKs

В настоящее время zk-SNARKs в основном делятся на две большие категории:

1. Интерактивное доказательство: для завершения верификации требуется многократное взаимодействие между доказателем и проверяющим.
2. Непосредственное доказательство: для завершения проверки требуется всего одно взаимодействие, что лучше подходит для таких сценариев, как блокчейн.

Распространенные системы ZKP включают:

• zk-SNARK: простое неинтерактивное доказательство знаний, высокая вычислительная эффективность, но требует доверительной настройки.
• zk-STARK: расширяемое прозрачное доказательство знаний, не требующее доверенной настройки, но объем доказательства больше.
• Bulletproofs: простые ZKP без доверенной настройки, подходят для таких сценариев, как конфиденциальные транзакции.

! ArkStream Capital: отраслевое исследование с нулевым разглашением

Три, технические принципы zk-SNARKs

Основная идея ZKP заключается в преобразовании вычислительной задачи в полиномиальную задачу. Основные этапы включают:

1. Преобразование вычислительной задачи в алгебраическую схему
2. Преобразование схемы в R1CS( Rank-1 Constraint System)
3. Преобразование R1CS в QAP(Квадратическая арифметическая программа)
4. Использование парных дружественных эллиптических кривых для гомоморфного шифрования
5. Использование случайных вызовов для извлечения знаний

Системы zk-SNARK и zk-STARK имеют различия в конкретной реализации, но основные принципы схожи.

! ArkStream Capital: отраслевое исследование с нулевым разглашением

Четыре, применение zk-SNARKs

ZKP имеет широкий потенциал применения в области блокчейна:

1. Масштабируемость: повышение пропускной способности с помощью решений второго уровня, таких как ZK Rollup
2. Защита конфиденциальности: реализация конфиденциальных сделок, секретных смарт-контрактов и т.д.
3. Аутентификация: прохождение KYC и других проверок без раскрытия конфиденциальной информации
4. Кросс-чейн взаимодействие: обеспечить безопасную и эффективную кросс-чейн связь
5. Игры и метавселенная: повышение справедливости в играх, защита конфиденциальности виртуальных активов
6. Управление цепочками поставок: достижение отслеживаемости при защите коммерческих тайн
7. Цифровая идентичность: реализация самоуправляемой идентичности(Self-Sovereign Identity)

! ArkStream Capital: отраслевое исследование с нулевым разглашением

Пять, обзор экосистемы zk-SNARKs

В настоящее время экосистема ZKP в основном включает в себя следующие категории проектов:

1. Инфраструктура: такие как Mina, Aleo и другие
2. Решения по масштабируемости: такие как zkSync, StarkNet и др.
3. Защита конфиденциальности: такие как Zcash, Tornado Cash и другие
4. Инструменты разработки: такие как circom, snarkjs и др.
5. Применение проектов: такие как Polygon zkEVM, Scroll и другие

Основные публичные блокчейны, такие как Ethereum, также активно принимают технологии ZKP, рассматривая их как важное направление для расширения в будущем.

! ArkStream Capital: Отраслевое исследование с нулевым доказательством разглашения

Шесть, вызовы и перспективы zk-SNARKs

Хотя технологии ZKP имеют большие перспективы, они все еще сталкиваются с некоторыми вызовами:

1. Оптимизация производительности: снижение времени генерации доказательства и затрат на верификацию
2. Удобство использования: упрощение процесса разработки, снижение порога входа.
3. Стандартизация: создание единого стандарта, способствующего взаимной совместимости
4. Безопасность: противодействие потенциальным угрозам, таким как квантовые вычисления
5. Регуляторное соответствие: балансировка защиты конфиденциальности и требований регулирования

В будущем, с постоянным прогрессом технологий и все более совершенной экосистемой, ZKP обещает сыграть важную роль в большем количестве областей, способствуя широкомасштабному применению блокчейна и Web3.

! ArkStream Capital: Отраслевое исследование с нулевым разглашением