zk-SNARKs: Teoriden Pratiğe Gelişim Süreci

zk-SNARKs ( ZKP ) blockchain sektörünün popüler teknolojilerinden biri olarak son yıllarda hızla gelişmiştir. Bu makalede ZKP'nin gelişim tarihine bakılacak, temel prensipleri ve ana uygulamaları tartışılacak, okuyuculara bu karmaşık alanın bağlamını açıklamak için yardımcı olunacaktır.

Bir, zk-SNARKs'in Gelişim Süreci

Modern zk-SNARKs sistemi, 1985 yılında Goldwasser, Micali ve Rackoff'un iş birliği ile yazdığı makaleden kaynaklanmaktadır. Bu makale, etkileşimli sistemlerde bir ifadenin doğruluğunu kanıtlamak için çoklu etkileşimler yoluyla ek bilgi sızdırmadan nasıl yapılacağını araştırmaktadır. Bu etkileşimli sistemler, olasılıksal olarak doğru olmakla birlikte, mükemmel değildir.

Etkileşimli olmayan sistem ( NP )'in ortaya çıkması, zk-SNARKs'in daha kapsamlı hale gelmesini sağladı. Ancak, erken dönem zk-SNARKs sistemleri verimlilik ve kullanılabilirlik açısından hala yetersizdi ve esasen teorik düzeyde kalıyordu. Son on yıl içinde, kriptolojinin kripto para alanındaki yükselişi ile zk-SNARKs gerçekten pratik aşamaya girdi.

2010 yılında Groth'un makalesi zk-SNARK'ların teorik temelini oluşturdu ve ZKP'nin gelişiminde önemli bir kilometre taşıdır. 2015 yılında, gizlilik parası Z-cash, ilk kez sıfır bilgi kanıtını işlem gizliliğini korumak için kullandı ve ZKP'nin geniş çapta uygulanmasının kapılarını açtı.

Bundan sonra, bir dizi akademik başarı ZKP'nin gelişimini hızlandırdı:

• 2013 yılında Pinocchio protokolü kanıt ve doğrulama süresini sıkıştırdı
• 2016 yılında Groth16, kanıt boyutunu küçültüp doğrulama verimliliğini artırdı.
• 2017'de Bulletproofs, kısa ve etkili bir etkileşimsiz zk-SNARKs önerdi.
• 2018 yılında zk-STARKs, güvenilir bir kurulum gerektirmeyen ZKP protokolünü gerçekleştirdi.

Diğer PLONK, Halo2 gibi teknolojiler de zk-SNARK'lar için önemli iyileştirmeler sağlamıştır.

İkincisi, zk-SNARKs'ın Temel Uygulamaları

ZKP'nin şu anda en yaygın iki uygulaması gizlilik koruma ve ölçeklendirmedir.

Gizlilik Koruma

Erken dönem gizlilik ticaret projeleri, Z-cash ve Monero, gizlilik koruma alanında ZKP'nin uygulanmasını teşvik etti. Z-cash örneğinde olduğu gibi, işlem gizliliğini sağlamak için zk-SNARKs kullanmaktadır:

1. Sistem ayarları aşamasında kanıt anahtarı ve doğrulama anahtarı oluşturulur.
2. Yeni para oluştur ve genel adresi ve paranın taahhüdünü kaydet
3. zk-SNARKs kanıtı oluşturma
4. Doğrulayıcı, işlemin doğruluğunu doğrular.
5. Alıcı, parayı alır, kullanmak isterse yukarıdaki adımları tekrarlayın.

Ancak, Z-cash gibi projelerin gizlilik işlemleri kullanım oranı düşük, gizlilik talebinin beklentilerin altında olduğunu gösteriyor. Buna karşın, Tornado Cash'in benimsediği tek büyük karıştırma havuzu tasarımı daha yaygın.

genişletme

ZKP'nin ölçeklenebilirlik alanındaki uygulamaları esasen zk-rollup'tır. zk-rollup'ın iki tür rolü vardır:

• Sıralayıcı: İşlemleri paketlemekten sorumludur.
• Aggregator: Büyük miktarda işlemi birleştirir ve ZKP kanıtı oluşturur

zk-rollup'un avantajları düşük maliyet, hızlı işlem hızı ve gizliliği koruma yeteneğidir. Ancak, büyük hesaplama yükü ve güvenilir ayarlar gibi dezavantajları da vardır.

Mevcut ana akım zk-rollup projeleri arasında StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez gibi projeler bulunmaktadır. Teknik yol haritasında genellikle SNARK ve STARK arasında bir seçim yapılmakta ve EVM desteği olup olmadığına karar verilmektedir.

EVM uyumluluğu önemli bir konudur. Bazı projeler tamamen Solidity opcode'ları ile uyumlu olmayı tercih ederken, bazıları yeni bir sanal makine tasarlayarak Solidity ile uyumlu hale gelmektedir. EVM uyumluluğunun artırılması, ZK'nin geliştirme ekosistemini ve rekabet ortamını etkileyecektir.

Üç, zk-SNARKs'in Temel Prensibi

zk-SNARKs, mevcut en yaygın ZKP çözümlerinden biridir. Aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• Sıfır Bilgi: Kanıt süreci ek bilgi sızdırmaz.
• Kısa: kanıtın boyutu küçük
• Non-interactive: Etkileşimsiz
• Argümanlar: Hesaplama güvenilirliğine sahiptir
• Bilgi: Kanıtlayıcının geçerli bilgiyi bilmesi gerekir

zk-SNARK'ların temel uygulama adımları şunlardır:

1. Sorunu devreye dönüştür
2. Devreyi R1CS biçimine dönüştür
3. R1CS'yi QAP biçimine dönüştür
4. Güvenilir kurulum için rastgele parametreler oluşturma
5. zk-SNARKs kanıtlarını oluşturma ve doğrulama

zk-SNARKs, öncü bir teknoloji olarak, hem teorik hem de uygulama düzeyinde hızla gelişmektedir. Daha fazla projenin hayata geçmesiyle birlikte, ZKP'nin blok zinciri alanında daha büyük bir rol oynaması beklenmektedir.