Автор: Бинг Венчурс
Мы видим, что все больше и больше команд используют технологию доказательства с нулевым разглашением в инфраструктуре блокчейна и dApps. Некоторые из этих новых схем могут ускорить применение доказательств с нулевым разглашением в пространстве блокчейна и улучшить конфиденциальность и масштабируемость. Однако большинство проектов разрабатываются на основе Ethereum, а Биткойну не хватает должного внимания в области доказательств с нулевым разглашением.
Ключевые выводы
- Доказательство с нулевым разглашением может улучшить конфиденциальность Биткойн, поскольку оно может скрыть детали транзакции, такие как сумма, адрес, ввод и вывод и т. д., сохраняя при этом действительность и целостность транзакции, чтобы предотвратить третьим сторонам от отслеживания и анализа действий пользователей по транзакциям.
- ** Доказательство с нулевым разглашением может улучшить масштабируемость Биткойн, поскольку оно может уменьшить размер данных транзакции и время проверки. ** Например, используя ZK-STARK или их улучшенные версии, несколько транзакций могут быть упакованы вместе и проверены с использованием доказательств с нулевым разглашением, что экономит место и время.
- **Доказательство с нулевым разглашением может улучшить инновации Биткойн, поскольку оно может поддерживать больше функций и приложений. ** Например, с помощью ZK-SNARK можно реализовать больше логики и вычислений, а также выполнять более сложные и гибкие контракты без раскрытия информации или увеличения накладных расходов.
- **В конечном счете, доказательства с нулевым разглашением сделают Биткойн более ненадежным и децентрализованным в соответствии с его основными ценностями. ** Благодаря постоянному развитию и совершенствованию технологий потенциал Биткойн и ZKP также будет постоянно изучаться.
Все больше и больше команд внедряют технологию доказательства с нулевым разглашением в инфраструктуре блокчейна и dApps. Однако большинство проектов разрабатываются на основе Ethereum. Однако Биткойн и доказательства с нулевым разглашением на самом деле имеют естественную комбинацию, и в настоящее время этой области не уделяется должного внимания. Какие возможности принесет в сеть Биткойн сочетание технологии доказательства с нулевым разглашением и Биткойн? В этой записи блога Bing Ventures мы рассмотрим эту тему с точки зрения технических принципов и перспектив применения.
Доказательство с нулевым разглашением (ZKP) — это математический метод, который позволяет одной стороне (называемой доказывающей) доказать факт другой стороне (называемой верификатором) без предоставления проверяющему какой-либо информации о доказательстве. Этот подход очень эффективен для сохранения конфиденциальности, потому что доказывающий может предоставить доказательство проверяющему, не раскрывая никакой информации о самом доказательстве.
** Биткойн можно комбинировать с доказательством с нулевым разглашением, чтобы иметь естественную комбинацию генов. **Биткойн — это децентрализованная виртуальная валюта, которая использует блокчейн для записи транзакций, и вся информация о транзакциях является общедоступной. Однако это также означает, что информацию о транзакциях в биткойнах может просматривать кто угодно, поэтому существует риск утечки конфиденциальной информации. И доказательство с нулевым разглашением может решить эту проблему.
**Используя доказательство с нулевым разглашением, пользователи Биткойн могут шифровать информацию о транзакциях и подтверждать ее достоверность, не раскрывая информацию, тем самым достигая более высокого уровня защиты конфиденциальности. **Доказательства с нулевым разглашением могут также улучшить масштабируемость Биткойн. В настоящее время скорость транзакций Биткойн ограничена размером блокчейна и загруженностью сети, что ограничивает его использование в крупномасштабных коммерческих приложениях. Однако, используя доказательства с нулевым разглашением, пользователи Биткойн могут обрабатывать большое количество информации о транзакциях в пакетах и сжимать размер своих доказательств до чрезвычайно малого размера, тем самым повышая масштабируемость и эффективность Биткойна.
Предыстория и обоснование
ZK-SNARK и ZK-STARK
И ZK-SNARK, и ZK-STARK являются вариантами доказательств с нулевым разглашением, и их объединяет то, что они доказывают достоверность определенных данных или операций без раскрытия конфиденциальной информации. Однако они различаются по своей реализации, производительности и сфере применения.
ZK-SNARKs (краткий неинтерактивный аргумент знания с нулевым разглашением) — это технология доказательства с нулевым разглашением, основанная на криптографии на эллиптических кривых. Он может преобразовать сложную вычислительную задачу в простое доказательство очень маленького размера и не требующее взаимодействия. Это означает, что ZK-SNARK могут проверять правильность расчетов, не раскрывая никакой информации о расчетах. Области применения ZK-SNARK в основном включают шифрование валюты и защиту конфиденциальности.
ZK-STARK (масштабируемый прозрачный аргумент знания с нулевым разглашением) — это новый тип технологии доказательства с нулевым разглашением, которая является более гибкой и безопасной, чем ZK-SNARK. Реализация ZK-STARK не основана на криптографии на эллиптических кривых, а использует хеш-функции и методы полиномиальной интерполяции. Это делает ZK-STARK более надежными, поскольку они полагаются не на непредсказуемые математические головоломки, а на необратимость хеш-функций. Кроме того, размер доказательства ZK-STARK больше, чем у ZK-SNARK, но его доказательство более поддается проверке, поэтому его можно применять к более широкому кругу областей, таких как распределенные вычисления и безопасность Интернета вещей.
Сложности использования доказательства с нулевым разглашением для биткойнов
Взяв Zcash в качестве примера, Zcash использует ZK-SNARK в технологии доказательства с нулевым разглашением, которую можно использовать для сокрытия деталей транзакции, включая сумму транзакции, личность участника и т. д., для обеспечения лучшей защиты конфиденциальности. Zcash использует технический принцип ZK-SNARKS следующим образом:
- В Zcash есть два типа адресов: прозрачные адреса (t-адрес) и скрытые адреса (z-адрес). Прозрачные адреса аналогичны биткойн-адресам тем, что они раскрывают суммы транзакций и участников в блокчейне. Скрытые адреса используют доказательства с нулевым разглашением для защиты конфиденциальности сумм транзакций и участников.
- Когда пользователь отправляет средства с одного скрытого адреса на другой, ему необходимо сгенерировать ZK-SNARKS, подтверждающий, что у него достаточно средств и что он не тратит средства, которые уже были потрачены. Этот процесс включает в себя некоторые сложные математические и криптографические операции, такие как создание общедоступных параметров, вычисление хэшей и построение арифметических схем.
- Генерация доказательств ZK-SNARKS требует много вычислительных ресурсов и времени, но проверка доказательств ZK-SNARKS выполняется очень быстро и легко. Верификатору нужно только проверить, соответствует ли транзакция правилам блокчейна, и ему не нужно ничего знать о сумме транзакции или участниках.
- Используя ZK-SNARKS, Zcash может проводить полностью анонимные и проверяемые транзакции, улучшая конфиденциальность пользователей и удобство использования, сохраняя при этом безопасность и децентрализацию блокчейна.
Однако технология доказательства с нулевым разглашением, принятая Zcash, также имеет некоторые ограничения. Во-первых, Zcash основан на UTXO, а это означает, что информация о транзакциях не полностью маскируется, а только блокируется. Таким образом, злоумышленники могут получить некоторую полезную информацию, анализируя шаблоны и потоки информации о транзакциях. Это также приводит к тому, что степень защиты конфиденциальности Zcash не является полностью надежной.
Во-вторых, Zcash — это отдельная сеть, основанная на биткойнах, что затрудняет ее интеграцию с другими приложениями. Это, в свою очередь, ограничивает его возможности для более широкого применения, что еще больше тормозит его развитие. Хотя Zcash реализует частные транзакции, фактическая скорость использования невелика. Одна из причин заключается в том, что стоимость приватных транзакций намного выше, чем у публичных транзакций, что ограничивает сферу его применения.
Технические преимущества ZK-STARK
Использование технологии ZK-SNARKs в биткойнах действительно может обеспечить анонимность транзакций и защиту конфиденциальности, но у этой технологии есть некоторые недостатки, такие как необходимость в доверенных настройках и оборудовании, а также потребность в большом количестве вычислительных ресурсов и ресурсов хранения. Для решения этих проблем также появились некоторые новые технологии доказательства с нулевым разглашением, такие как технология ZK-STARK.
Проще говоря, процесс ZK-STARK включает в себя следующие этапы:
- Доказывающий преобразует вычисление, которое он хочет доказать, в систему полиномиальных уравнений с секретной информацией в качестве переменных.
- Доказательство выполняет ряд преобразований и упрощений этой системы уравнений, чтобы получить более простую систему уравнений.
- Доказательство сэмплирует и кодирует эту упрощенную систему уравнений для получения низкоразмерного вектора.
- Доказывающий хеширует и подписывает этот вектор, чтобы получить короткую строку в качестве доказательства.
- Получив эту строку, верификатор может проверить ее правильность с помощью некоторых общедоступных параметров и алгоритмов, не зная секретной информации или исходного расчета.
По сравнению с технологией ZK-SNARKs технология ZK-STARKs имеет следующие преимущества:
- Технология ZK-STARKs не требует доверенных настроек, то есть не нужно доверять конкретному генератору, что повышает безопасность технологии.
- Технология ZK-STARK может лучше адаптироваться к легким устройствам и более широким сценариям приложений, поскольку требует меньше вычислительных ресурсов и ресурсов хранения. Это связано с тем, что его процесс генерации доказательств более эффективен, чем ZK-SNARK, который требует сложных операций шифрования и дешифрования. Кроме того, технология ZK-STARK также может лучше использовать возможности параллельных и распределенных вычислений, так что в некоторых случаях вычислительные задачи могут выполняться более эффективно.
- Технология ZK-STARK также может поддерживать больше алгоритмов и операций, таких как хэш-функции, полиномиальные операции и т. д., что также предоставляет больше возможностей для расширения и модернизации технологии.
### Комбинация биткойнов и ZK-STARK
Технология EC-STARK
Технология STARK — это новый тип технологии криптографической защиты, которая может взаимодействовать с третьими лицами путем передачи данных при сохранении конфиденциальности данных. Этот метод позволяет выполнять вычисления вне сети и хранить данные проверки, улучшая масштабируемость. По сравнению с технологией ZK-SNARK, технология STARK является более продвинутой и может противостоять атакам квантовых компьютеров.
Технология EC-STARK — это следующее поколение технологии STARK, целью которой является улучшение масштабируемости и безопасности Биткойна за счет замены хеш-функции эллиптическими кривыми. Эта технология может сделать решения масштабируемости, которые уже существуют в Ethereum, совместимыми с биткойнами. Используя технологию EC-STARK, можно запускать протокол Биткойн вне сети и хранить доказательства в STARK.
Короче говоря, Биткойн можно эмулировать в STARK, что позволяет использовать очень сложные протоколы для создания токенов на основе Биткойн с использованием тех же ключей эллиптической кривой. Использование технологии EC-STARKs может работать в автономном протоколе Биткойн, сохраняя при этом доказательство в STARK. Этот подход не только улучшает масштабируемость Биткойна, но также позволяет устанавливать очень сложные протоколы на Биткойн с большей конфиденциальностью.
Эта технология выводит масштабируемость и конфиденциальность Биткойна на совершенно новый уровень, делая Биткойн лучшей платформой. Таким образом, разработчики могут создавать более сложные приложения на биткойне, делая позицию биткойна на рынке криптовалюты более стабильной.
Перспектива применения ZK-STARK в биткойнах
Применение ZK-STARK также соответствует консервативной философии дизайна Биткойн: оно не требует надежной коллекции, но использует такие технологии, как хеш-функции, деревья Меркла и полиномы, для повышения прозрачности и безопасности Биткойна. Одним из преимуществ EC-STARKS по сравнению с биткойнами является то, что он может улучшить конфиденциальность биткойнов, поскольку не требует раскрытия деталей транзакций. Еще одно преимущество заключается в том, что он снижает требования к хранилищу биткойнов, поскольку может сжимать большие объемы данных в небольшое доказательство. Одна из проблем EC-STARKS на биткойнах заключается в том, что для этого требуется больше вычислительных ресурсов, поскольку ему необходимо выполнять сложные математические операции. Еще одна проблема заключается в том, что он требует большей координации и стандартизации, поскольку он должен быть совместим с существующим протоколом и инфраструктурой Биткойн.
С точки зрения технической реализации применение ZK-STARK можно разделить на легкие узлы, полные узлы и методы проверки. Легкие узлы могут использовать stark для подтверждения статуса заголовков блоков для достижения быстрой синхронизации. Полный узел может реализовать подтверждение достоверности через состояние UTXO и использовать технологию utreexo для представления состояния UTXO в новом формате, поэтому нет необходимости просматривать все состояние UTXO. Что касается методов проверки, вам нужно только дать utreexo root + final state, чтобы начать проверку входящих блоков.
Кроме того, существует множество потенциальных направлений применения ЗК-СТАРК. Например, объединение с протоколом Taro может сделать Биткойн более общим активом, что еще больше расширяет сценарии применения Биткойн.Объединяя ZK-STARK с TARO, можно улучшить масштабируемость протокола TARO, чтобы он мог обрабатывать больше транзакций и поддержка крупномасштабных приложений откроет двери для многоцепочечного развертывания протокола TARO. Кроме того, конфиденциальность биткойнов всегда была проблемой, и применение технологии ZK-STARKs может значительно улучшить конфиденциальность биткойнов. Используя технологию ZK-STARK, вся история транзакций может быть сжата в одну транзакцию, эффективно скрывая информацию о транзакциях пользователя.
### основные моменты будущего
Кроме того, ZK-STARK можно использовать для проверки биткойн-транзакций, включая сериализацию биткойн-транзакций, двойные вычисления SHA, операции secp256k1 и т. д. Эти операции являются основой проверки транзакций Биткойн, и использование ZK-STARK может гарантировать высокую безопасность и надежность процесса проверки транзакций Биткойн. ZK-STARK также можно использовать для проверки встроенной функциональности Cairo с ускорением Биткойн. Cairo — это эффективная система доказательства с нулевым разглашением, которая при использовании в сочетании с ускоренными встроенными возможностями Cairo обеспечивает эффективную проверку и безопасность транзакций в биткойнах.
ZK-STARK также можно использовать для реализации примитивов Taro и сериализации активов TLV, а также для реализации и проверки MS-SMT. Эти операции могут эффективно защитить конфиденциальность и безопасность биткойн-транзакций, а также еще больше повысить доверие и надежность биткойн-транзакций. В качестве решения второго уровня для биткойн-транзакций Lightning Network может обеспечить более эффективные и безопасные биткойн-транзакции за счет объединения технологии ZK-STARK. Используя технологию ZK-STARK, транзакции Биткойн в сети Lightning можно быстро проверить, не жертвуя при этом конфиденциальностью транзакций.
Мы видим, как все больше и больше команд используют технологию доказательства с нулевым разглашением в инфраструктуре блокчейна и dApps. Некоторые из этих новых схем могут потенциально ускорить принятие доказательств с нулевым разглашением в пространстве блокчейна и улучшить конфиденциальность и масштабируемость. Однако большинство проектов разрабатываются на основе Ethereum, а Биткойну не хватает должного внимания в области доказательств с нулевым разглашением. Что еще хуже, инженерная практика в некотором смысле не догнала академические достижения. Нам нужно больше реализации и исследований в этой области, и этой области следует уделять больше внимания и поддержки.
