Histoire, principes et applications des zk-SNARKs

zk-SNARKs的发展历程

Le système moderne des zk-SNARKs trouve son origine dans un article publié en 1985 par Goldwasser, Micali et Rackoff. Cet article examine la quantité de connaissances à échanger pour prouver la véracité d'une déclaration dans un système interactif à travers plusieurs rounds d'interaction. Si la preuve peut être réalisée sans échanger de connaissances, elle est alors qualifiée de zk-SNARK. Les premiers systèmes de zk-SNARKs manquaient d'efficacité et de praticité, restant principalement au niveau théorique.

Au cours de la dernière décennie, les zk-SNARKs ont commencé à se développer rapidement, devenant une direction importante dans le domaine de la cryptographie. Parmi celles-ci, le développement de protocoles de zk-SNARKs généraux, non interactifs et à taille de preuve limitée est l'un des axes clés d'exploration. Un protocole idéal doit trouver un équilibre entre la vitesse de preuve, la vitesse de vérification et la taille de la preuve.

Le papier de Groth de 2010 est une percée importante dans le domaine des ZKP, établissant la base théorique pour les zk-SNARKs. En 2015, Zcash a utilisé des preuves à divulgation nulle de connaissance pour protéger la confidentialité des transactions, ce qui constitue une avancée importante au niveau des applications. Depuis, les zk-SNARKs se sont combinés avec des contrats intelligents, élargissant encore les cas d'utilisation.

D'autres résultats académiques importants incluent : le protocole Pinocchio de 2013, l'algorithme Groth16 de 2016, l'algorithme Bulletproofs de 2017, le protocole zk-STARKs de 2018, etc. Ces avancées ont considérablement favorisé le développement et l'application des zk-SNARKs.

zk-SNARKs des principales applications

Les deux applications les plus répandues des zk-SNARKs sont la protection de la vie privée et l'extensibilité.

En matière de protection de la vie privée, des projets tels que Zcash et Monero ont lancé des fonctionnalités de transactions privées. Zcash utilise des zk-SNARKs pour garantir la confidentialité des transactions, mais présente des limitations en raison de son modèle UTXO. Tornado Cash, quant à lui, a mis en place un pool de mélange plus général grâce aux zk-SNARKs.

En matière d'extension, ZK rollup est devenu une importante voie technologique. ZK rollup permet d'augmenter la capacité de la couche 2 en combinant un grand nombre de transactions et en générant des zk-SNARKs. Les principaux avantages incluent des frais bas, une finalité rapide, etc., mais il existe également des inconvénients tels qu'une charge de calcul élevée et la nécessité d'une configuration de confiance.

Actuellement, les projets ZK rollup compétitifs sur le marché comprennent StarkNet, zkSync, Aztec, Polygon Hermez, etc. Ces projets se concentrent chacun sur des aspects tels que le choix SNARK/STARK et la compatibilité EVM.

Les principes de base des zk-SNARKs

zk-SNARK( est un schéma de preuve à connaissance nulle important. Il possède des caractéristiques telles que la connaissance nulle, la concision, l'absence d'interaction et la fiabilité.

Le principe de base de l'implémentation de zk-SNARKs comprend :

1. Convertir le problème en circuit
2. Convertir le circuit en forme R1CS
3. Convertir R1CS en forme QAP
4. Générer des paramètres de confiance, y compris la clé de preuve et la clé de vérification
5. Génération et vérification des zk-SNARKs

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Ce cadre jette les bases pour une large application des zk-SNARKs. À l'avenir, avec le développement continu de la technologie, les zk-SNARKs devraient jouer un rôle important dans davantage de domaines.

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