zk-SNARKs: Temel Prensipler ve Sektör Uygulamaları

Bir, zk-SNARKs'in Gelişim Süreci

Modern zk-SNARKs sistemi, 1985'te Goldwasser, Micali ve Rackoff'un öncü makalesine dayanmaktadır. Bu makale, etkileşimli sistemlerde, bir ifadenin doğruluğunu kanıtlamak için gereken bilgi miktarının çoklu etkileşim yoluyla nasıl değiş tokuş edileceğini ele almaktadır. Eğer kanıt, herhangi bir bilgi değiş tokuşu olmaksızın tamamlanabiliyorsa, buna zk-SNARKs denir. Bu etkileşimli sistem, olasılık anlamında doğru olsa da, mükemmel değildir.

Etkileşimli olmayan sistem ( NP )'in ortaya çıkması, zk-SNARKs'i daha tamamlayıcı hale getirdi. Ancak, erken dönem zk-SNARKs sistemleri verimlilik ve pratiklik açısından yetersizdi ve yalnızca teorik düzeyde kalıyordu. Son on yıl içinde, kriptolojinin kripto para alanındaki yükselişi ile birlikte, zk-SNARKs gerçekten uygulamaya geçti.

Sıfır bilgi kanıtlarının bir ana hedefi, genel, etkileşimsiz ve sınırlı kanıt boyutuna sahip protokoller geliştirmektir. Bu, kanıt hızı, doğrulama hızı ve kanıt boyutu arasında bir denge kurmayı gerektirir.

2010 yılında Groth'un makalesi, zk-SNARK'ların teorik temelini atan en önemli sıfır bilgi kanıtı atılımlarından biridir. 2015 yılında, Zcash sıfır bilgi kanıtını işlem gizliliği koruma amacıyla uygulamaya koyarak, sıfır bilgi kanıtı ile akıllı sözleşmelerin birleştiği yeni bir çağ başlattı.

Diğer önemli akademik başarılar arasında: 2013 yılında Pinocchio protokolü, 2016 yılında Groth16 algoritması, 2017 yılında Bulletproofs algoritması, 2018 yılında zk-STARKs protokolü vb. bulunmaktadır. Bu araştırmalar, zk-SNARKs'ın verimliliği ve uygulama alanındaki sürekli ilerlemesini teşvik etmiştir.

İkincisi, zk-SNARKs'ın Ana Uygulamaları

zk-SNARKs şu anda en yaygın iki uygulama alanı gizlilik koruma ve ölçeklenmedir.

Gizlilik koruma açısından, erken dönem temsilci projeler arasında Zcash ve Monero gibi projeler bulunmaktadır. Gizli işlemlerin gerekliliği beklenildiği kadar belirgin olmasa da, bu tür projeler hala gelişmeye devam etmektedir.

Ölçeklenebilirlik açısından, Ethereum'un rollup merkezli ölçeklenebilirlik yoluna geçişiyle birlikte, zk-SNARKs tabanlı ölçeklendirme çözümleri yeniden odak noktası haline geldi. İki ana uygulama yöntemi vardır: birinci katman ağı ölçeklendirme (, Mina ) gibi ve ikinci katman ağı ölçeklendirme ( yani zk-rollup ).

zk-rollup'un temel rolleri arasında Sequencer ve Aggregator bulunur. Sequencer, işlemleri paketlemekten sorumludur, Aggregator ise büyük miktarda işlemi birleştirerek ana zincir durumunu güncellemek için zk-SNARKs üretir.

zk-rollup'un avantajları düşük maliyet, hızlı nihai sonuç ve gizlilik korumasıdır. Ancak, büyük hesaplama yükü ve güvenilir ayar gerekliliği gibi zorluklar da bulunmaktadır.

Şu anda piyasada öne çıkan zk-rollup projeleri arasında StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez/Miden, Loopring, Scroll gibi projeler bulunmaktadır. Bu projeler, teknik yol haritalarında SNARK( ve onun geliştirilmiş versiyonları ) ile STARK arasında seçim yapmaktadır ve EVM'ye olan destek seviyeleri üzerinde durmaktadır.

EVM uyumluluğu önemli bir meseledir. Bazı projeler tamamen Solidity opcode'ları ile uyumlu olmayı seçerken, diğerleri ZK dostluğu ve Solidity uyumluluğunu dengelemek için yeni sanal makineler tasarlamaktadır. Son yıllarda EVM uyumluluğundaki hızlı ilerleme, geliştiricilerin Ethereum ana zincirinden zk-rollup'a kesintisiz bir geçiş gerçekleştirmesini umut etmektedir.

Üç, zk-SNARKs'ın Temel Prensibi

zk-SNARK, zero-knowledge Succinct Non-interactive ARguments of Knowledge'in kısaltmasıdır ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• Sıfır Bilgi: Kanıt süreci fazla bilgi sızdırmaz.
• Özlü: Hacmin küçük olduğunu doğrulayın
• Etkileşimsiz:非交互式
• Argümanlar: Hesaplama güvenilirliği
• Bilgi: Kanıtlayıcının geçerli bilgilere sahip olması gerekir.

Groth16'nın zk-SNARK kanıt süreci esasen şunları içerir:

1. Soruyu devreye dönüştür
2. Devreyi R1CS biçimine dönüştür
3. R1CS'yi QAP formuna dönüştür
4. Güvenilir bir ayar oluşturun, kanıt anahtarını ve doğrulama anahtarını oluşturun
5. zk-SNARKs kanıtlarını oluşturma ve doğrulama

zk-SNARKs teknolojisi hızla gelişiyor, gelecekte daha fazla alanda önemli bir rol oynaması bekleniyor.