Изучение zk-SNARKs и zk-STARKs: Продвинутые протоколы конфиденциальности в Криптовалюте

В области цифровых валют конфиденциальность всегда была краеугольным камнем ценностей сообщества. Она неразрывно связана с взаимозаменяемостью, критически важным атрибутом для любой широко принятой денежной системы. Большинство держателей криптовалют предпочитают держать свои активы и историю транзакций в секрете. Среди различных криптографических технологий, стремящихся повысить конфиденциальность блокчейна, zk-SNARKs и zk-STARKs выделяются как особенно примечательные инновации.

zk-SNARK, аббревиатура от Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, и zk-STARK, означающая Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge, представляют собой значительные достижения в технологии защиты конфиденциальности. В то время как zk-SNARKs уже нашли применение в системах платежей на основе блокчейна и безопасных методах проверки, zk-STARKs становятся потенциальным обновлением, устраняющим некоторые ограничения своих предшественников.

Аллегория пещеры Али Бабы

Чтобы понять концепцию нулевых знаний, которые лежат в основе как zk-SNARKs, так и zk-STARKs, давайте вспомним классическую криптографическую притчу: Пещера Али Бабы. Эта история, представленная криптографом Жаном-Жаком Кискатером и его коллегами в 1990 году, иллюстрирует основные принципы нулевых знаний.

Представьте себе круговую пещеру с единственным входом и волшебной дверью, разделяющей два пути. Дверь открывается только тогда, когда шепчется секретный пароль. В этом сценарии Алиса хочет доказать Бобу, что она знает пароль, не раскрывая его. Боб ждет снаружи, пока Алиса входит в пещеру, выбрав один из двух путей. Затем Боб называет, из какого пути он хочет, чтобы Алиса вышла. Если Алиса действительно знает пароль, она может выйти из любого пути по запросу.

Этот процесс можно повторять несколько раз, чтобы установить знания Алисы вне разумных сомнений. Аллегория пещеры демонстрирует, как можно доказать владение информацией, не раскрывая саму информацию — суть доказательств с нулевыми знаниями.

Понимание zk-SNARKs

zk-SNARKs стали популярными благодаря их внедрению в конфиденциальные криптовалюты. Этот протокол позволяет шифровать транзакции, оставаясь при этом проверяемым, что позволяет участникам сети подтверждать транзакции, не имея доступа ко всем связанным данным. Стоит отметить, что в некоторых реализациях эти функции конфиденциальности являются необязательными и требуют ручной активации.

Суть "сжатости" zk-SNARKs относится к их эффективности - доказательства компактны и быстро проверяются. "Неинтерактивный" аспект означает, что требуется минимальная связь между доказателем и проверяющим, в отличие от ранее существовавших интерактивных протоколов нулевого раскрытия знаний.

Однако zk-SNARKs зависят от начальной настройки доверия, что требует набора публичных параметров для создания доказательств с нулевым разглашением. Эта фаза настройки имеет решающее значение для предотвращения мошеннических транзакций, но вводит потенциальные проблемы централизации, так как эти параметры часто устанавливаются небольшой группой.

В "аргументах" zk-SNARKs речь идет об их вычислительной надежности. Хотя вероятность того, что недобросовестный доказыватель успешно обманет систему, минимальна, теоретически это возможно при достаточной вычислительной мощности - это следует учитывать в контексте достижений в области квантовых вычислений.

Представляем zk-STARKs

zk-STARKs возникли как эволюция zk-SNARKs, стремясь устранить некоторые из их ограничений. Наиболее значительное улучшение – это устранение первоначальной доверенной настройки, как указывает 'T' для прозрачности в аббревиатуре.

zk-STARKs достигают этого, используя упрощенный симметричный метод шифрования на основе коллизий хеш-функций. Этот подход не только устраняет необходимость в доверенной настройке, но также повышает устойчивость к потенциальным атакам квантовых компьютеров.

Еще одним преимуществом zk-STARKs является их масштабируемость. Связь между проверами и верификаторами остается постоянной, независимо от сложности вычислений, в отличие от zk-SNARKs, где связь увеличивается с ростом вычислительных требований.

Будущее конфиденциальности в криптовалютах

Как zk-SNARKs, так и zk-STARKs находятся на переднем крае технологий, улучшающих конфиденциальность в криптовалютном пространстве. Поскольку спрос на анонимность в цифровых транзакциях растет, эти протоколы обладают огромным потенциалом революционизировать наш подход к конфиденциальности в блокчейн-системах.

Непрерывное развитие и улучшение этих технологий подчеркивают приверженность сообщества криптовалют к сохранению конфиденциальности пользователей при поддержании целостности и прозрачности блокчейн-сетей. По мере развития исследований мы можем увидеть еще более продвинутые итерации этих протоколов, что еще больше укрепит основы конфиденциальности цифровых валют.