Аналіз галузевих досліджень та перспектив застосування технології zk-SNARKs

zk-SNARKs(ZKP) як передова криптографічна технологія, відіграє все більш важливу роль у сфері блокчейн та Web3. У цій статті буде проведений всебічний аналіз ZKP з різних аспектів, таких як технічні принципи, сценарії застосування, екологічна структура тощо.

! ArkStream Capital: Дослідження галузі з нульовим розголошенням

Один, zk-SNARKs основні концепції

zk-SNARKs є криптографічною технологією, яка дозволяє доводити правдивість певного твердження без розкриття будь-якої додаткової інформації. Вона має три основні характеристики:

1. Цілісність: якщо твердження є правдивим, то перевіряючий може бути переконаним.
2. Надійність: якщо твердження є хибним, перевіряючий не буде обманутий.
3. Нульові знання: окрім істинності самої заяви, перевіряючий не отримає жодної іншої інформації.

Основними учасниками ZKP є довіритель ( Prover ) та перевіряючий ( Verifier ). Довіритель повинен довести перевіряючому, що знає або має певну інформацію, не розкриваючи конкретних деталей.

! ArkStream Capital: Галузеве дослідження з нульовим розголошенням

Два, основні типи zk-SNARKs

Наразі, zk-SNARKs здебільшого поділяються на дві великі категорії:

1. Інтерактивне доведення: для завершення перевірки потрібні багаторазові взаємодії між доводчиком та перевіряючим.
2. Неконструктивне доведення: лише одна взаємодія потрібна для завершення перевірки, більш підходить для таких сцен, як блокчейн.

Звичайні системи ZKP включають:

• zk-SNARK: стиснуте неінтерактивне доказування знань, має високу обчислювальну ефективність, але потребує надійного налаштування.
• zk-STARK: масштабовані прозорі докази знань, не потребують довірчої настройки, але обсяг доказів досить великий.
• Bulletproofs: прості ZKP без необхідності довіреного налаштування, підходять для таких сценаріїв, як конфіденційні транзакції.

! ArkStream Capital: Дослідження галузі з нульовим розголошенням

Три. Технічні принципи zk-SNARKs

Основна ідея ZKP полягає в перетворенні обчислювальної задачі на поліноміальну задачу. Основні етапи включають:

1. Перетворення обчислювальної задачі на алгебричну схему
2. Перетворення електричної схеми на R1CS( Rank-1 Constraint System)
3. Перетворення R1CS в QAP(Квадратична арифметична програма)
4. Використання парних дружніх еліптичних кривих для гомоморфного шифрування
5. Використання випадкових викликів для реалізації витягування знань

Системи, такі як zk-SNARK і zk-STARK, мають різниці в конкретній реалізації, але основний принцип схожий.

! ArkStream Capital: Дослідження галузі з нульовим розголошенням

Чотири, застосування zk-SNARKs

ZKP має широкі перспективи застосування в сфері блокчейн:

1. Масштабованість: підвищення пропускної спроможності за допомогою рішень другого рівня, таких як ZK Rollup
2. Захист конфіденційності: реалізація конфіденційних транзакцій, конфіденційних смарт-контрактів тощо
3. Верифікація: завершення KYC та інших сертифікацій без необхідності розкривати чутливу інформацію
4. Крос-чейн взаємодія: забезпечення безпечного та ефективного крос-чейн зв'язку
5. Ігри та метавсесвіт: підвищення справедливості в іграх, захист конфіденційності віртуальних активів
6. Управління ланцюгом постачання: досягнення відстеження при захисті комерційних таємниць
7. Цифрова ідентичність: реалізація автономної ідентичності (Self-Sovereign Identity)

! ArkStream Capital: Дослідження галузі з нульовим розголошенням

П’ять, огляд екосистеми zk-SNARKs

Наразі екосистема ZKP в основному включає в себе наступні категорії проектів:

1. Інфраструктура: такі як Mina, Aleo тощо
2. Рішення для масштабованості: такі як zkSync, StarkNet тощо
3. Захист конфіденційності: такі як Zcash, Tornado Cash та ін.
4. Інструменти розробки: такі як circom, snarkjs тощо
5. Застосування проектів: такі як Polygon zkEVM, Scroll тощо

Основні публічні блокчейни, такі як Ethereum, також активно впроваджують технологію ZKP, вважаючи її важливим напрямком для розширення в майбутньому.

! ArkStream Capital: Дослідження галузі з нульовим розголошенням

Шість. Виклики та перспективи zk-SNARKs

Технологія ZKP, хоча і має великий потенціал, все ще стикається з деякими викликами:

1. Оптимізація продуктивності: зменшення часу генерації доказів та витрат на перевірку
2. Зручність: спростити процес розробки, знизити поріг використання
3. Стандартизація: формування єдиного стандарту, сприяння взаємодії
4. Безпека: протидія потенційним загрозам, таким як квантові обчислення
5. Регуляторна відповідність: балансування захисту приватності та регуляторних вимог

В майбутньому, з постійним прогресом технологій та вдосконаленням екосистеми, ZKP має потенціал зіграти важливу роль у більшій кількості сфер, сприяючи масовому впровадженню блокчейну та Web3.

! ArkStream Capital: Дослідження галузі з нульовим розголошенням