تعود المفاهيم الحديثة لنظام إثبات المعرفة الصفرية إلى الورقة التي كتبها Goldwasser وMicali وRackoff عام 1985. تتناول هذه الورقة كمية المعرفة المطلوبة لإثبات صحة بيان ما من خلال عدد محدود من التفاعلات في نظام تفاعلي. إذا كان من الممكن تحقيق تبادل المعرفة الصفرية، يُطلق عليه اسم إثبات المعرفة الصفرية.
كانت أنظمة إثبات المعرفة الصفرية المبكرة تعاني من نقص في الجدوى، وكانت تقتصر بشكل أساسي على المستوى النظري. على مدى العشر سنوات الماضية، مع ظهور علم التشفير في مجال العملات المشفرة، أصبحت إثبات المعرفة الصفرية اتجاهًا مهمًا تدريجيًا. من بين ذلك، يعد تطوير بروتوكولات إثبات المعرفة الصفرية العامة وغير التفاعلية والتي تتميز بحجم إثبات محدود أحد الاتجاهات الرئيسية للاستكشاف.
الاختراق الكبير في إثبات المعرفة الصفرية هو الورقة التي نشرها Groth في عام 2010، والتي وضعت الأساس النظري لـ zk-SNARKs. على المستوى التطبيقي، نظام إثبات المعرفة الصفرية الذي اعتمدته Zcash في عام 2015 حقق حماية الخصوصية في المعاملات، مما فتح آفاقاً أوسع لاستخدام إثبات المعرفة الصفرية.
بعد ذلك، ظهرت سلسلة من الإنجازات الأكاديمية المهمة باستمرار:
بروتوكول بينوكيو لعام 2013 قام بضغط وقت الإثبات والتحقق
في عام 2016، قامت Groth16 بتبسيط حجم الإثبات وزيادة كفاءة التحقق
تم تقديم Bulletproofs في عام 2017 كخوارزمية إثبات قصيرة لا تتطلب إعداد موثوق.
تم تقديم zk-STARKs الآمنة ضد الكم في عام 2018
علاوة على ذلك، فإن التقدم في PLONK و Halo2 قد حسّن أيضًا من zk-SNARKs.
٢. التطبيقات الرئيسية لـ zk-SNARKs
أكثر تطبيقين شيوعًا لـ zk-SNARKs هما حماية الخصوصية وتوسيع النطاق.
في مجال حماية الخصوصية، تشمل المشاريع التمثيلية Zcash وMonero وغيرها. على سبيل المثال، تستخدم Zcash zk-SNARKs لتنفيذ خطوات المعاملات الخاصة، والتي تشمل: إعداد النظام، توليد المفاتيح، سك العملات، التحويل، التحقق والاستلام. ومع ذلك، لا تزال Zcash لديها بعض القيود، مثل نموذج UTXO، وصعوبة التوسع.
في مجال التوسع، يعتبر ZK Rollup تطبيقًا مهمًا. يتضمن ZK Rollup نوعين من الأدوار: Sequencer الذي يتولى تجميع المعاملات، وAggregator الذي يقوم بدمج عدد كبير من المعاملات وإنتاج إثبات. تتمثل مزايا ZK Rollup في انخفاض الرسوم، والسرعة في إنهاء المعاملات، ولكنه يعاني أيضًا من عيوب مثل حجم الحوسبة الكبير، ومشاكل الأمان المحتملة.
تتضمن المشاريع الرئيسية لـ ZK Rollup في السوق حالياً StarkNet و zkSync و Aztec Connect و Polygon Hermez وغيرها. تختار هذه المشاريع بشكل أساسي بين SNARK و STARK في مسارها التكنولوجي، بالإضافة إلى مستوى دعم EVM.
ثالثًا، المبادئ الأساسية لـ ZK-SNARKs
ZK-SNARK ( zk-SNARKs ) لديها الخصائص التالية:
zk-SNARKs: عملية الإثبات لا تكشف عن معلومات إضافية
بسيط: حجم التحقق صغير
غير تفاعلي: لا حاجة لتفاعل متعدد المراحل
الموثوقية: لا يمكن للمدعين ذوي القدرات المحدودة التزوير
المعرفة: يجب على المدعى أن يعرف المعلومات الصحيحة
باستخدام Groth16 كمثال، تشمل مبادئ إثبات ZK-SNARKs:
تحويل المشكلة إلى دائرة
تحويل الدائرة إلى شكل R1CS
تحويل R1CS إلى شكل QAP
إنشاء إعداد موثوق، توليد مفتاح الإثبات ومفتاح التحقق
إنشاء والتحقق من إثباتات zk-SNARKs
لقد وضعت ZK-SNARKs الأساس للاستخدام الواسع للـ zk-SNARKs، ولكن لا تزال هناك بعض القيود. لا يزال من الضروري تحسينها وتطويرها في المستقبل لتلبية احتياجات المزيد من سيناريوهات التطبيق.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تاريخ تطوير zk-SNARKs: من النظرية إلى تطبيق ZK Rollup
تطوير وتطبيق براهين المعرفة الصفرية
1. تاريخ تطور zk-SNARKs
تعود المفاهيم الحديثة لنظام إثبات المعرفة الصفرية إلى الورقة التي كتبها Goldwasser وMicali وRackoff عام 1985. تتناول هذه الورقة كمية المعرفة المطلوبة لإثبات صحة بيان ما من خلال عدد محدود من التفاعلات في نظام تفاعلي. إذا كان من الممكن تحقيق تبادل المعرفة الصفرية، يُطلق عليه اسم إثبات المعرفة الصفرية.
كانت أنظمة إثبات المعرفة الصفرية المبكرة تعاني من نقص في الجدوى، وكانت تقتصر بشكل أساسي على المستوى النظري. على مدى العشر سنوات الماضية، مع ظهور علم التشفير في مجال العملات المشفرة، أصبحت إثبات المعرفة الصفرية اتجاهًا مهمًا تدريجيًا. من بين ذلك، يعد تطوير بروتوكولات إثبات المعرفة الصفرية العامة وغير التفاعلية والتي تتميز بحجم إثبات محدود أحد الاتجاهات الرئيسية للاستكشاف.
الاختراق الكبير في إثبات المعرفة الصفرية هو الورقة التي نشرها Groth في عام 2010، والتي وضعت الأساس النظري لـ zk-SNARKs. على المستوى التطبيقي، نظام إثبات المعرفة الصفرية الذي اعتمدته Zcash في عام 2015 حقق حماية الخصوصية في المعاملات، مما فتح آفاقاً أوسع لاستخدام إثبات المعرفة الصفرية.
بعد ذلك، ظهرت سلسلة من الإنجازات الأكاديمية المهمة باستمرار:
علاوة على ذلك، فإن التقدم في PLONK و Halo2 قد حسّن أيضًا من zk-SNARKs.
٢. التطبيقات الرئيسية لـ zk-SNARKs
أكثر تطبيقين شيوعًا لـ zk-SNARKs هما حماية الخصوصية وتوسيع النطاق.
في مجال حماية الخصوصية، تشمل المشاريع التمثيلية Zcash وMonero وغيرها. على سبيل المثال، تستخدم Zcash zk-SNARKs لتنفيذ خطوات المعاملات الخاصة، والتي تشمل: إعداد النظام، توليد المفاتيح، سك العملات، التحويل، التحقق والاستلام. ومع ذلك، لا تزال Zcash لديها بعض القيود، مثل نموذج UTXO، وصعوبة التوسع.
في مجال التوسع، يعتبر ZK Rollup تطبيقًا مهمًا. يتضمن ZK Rollup نوعين من الأدوار: Sequencer الذي يتولى تجميع المعاملات، وAggregator الذي يقوم بدمج عدد كبير من المعاملات وإنتاج إثبات. تتمثل مزايا ZK Rollup في انخفاض الرسوم، والسرعة في إنهاء المعاملات، ولكنه يعاني أيضًا من عيوب مثل حجم الحوسبة الكبير، ومشاكل الأمان المحتملة.
تتضمن المشاريع الرئيسية لـ ZK Rollup في السوق حالياً StarkNet و zkSync و Aztec Connect و Polygon Hermez وغيرها. تختار هذه المشاريع بشكل أساسي بين SNARK و STARK في مسارها التكنولوجي، بالإضافة إلى مستوى دعم EVM.
ثالثًا، المبادئ الأساسية لـ ZK-SNARKs
ZK-SNARK ( zk-SNARKs ) لديها الخصائص التالية:
باستخدام Groth16 كمثال، تشمل مبادئ إثبات ZK-SNARKs:
لقد وضعت ZK-SNARKs الأساس للاستخدام الواسع للـ zk-SNARKs، ولكن لا تزال هناك بعض القيود. لا يزال من الضروري تحسينها وتطويرها في المستقبل لتلبية احتياجات المزيد من سيناريوهات التطبيق.