This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
ゼロ知識証明技術の進化:理論からzk-rollupスケーリングアプリケーションまで
ゼロ知識証明技術の開発と応用
ゼロ知識証明の歴史的進化
zk-SNARKs(ZKP)は、重要な暗号技術として、現代の理論体系が1985年にGoldwasser、Micali、Rackoffによって発表された画期的な論文に始まります。この論文では、対話型証明システムにおいて、最小限の知識交換を通じて、ある主張の正しさを証明する方法について探討されています。もしゼロ知識交換が可能であれば、それをゼロ知識証明と呼びます。
初期のzk-SNARKsシステムは実用性の面で不足があり、主に理論的なレベルにとどまっていました。近年、暗号学が暗号通貨の分野で広く応用されるようになり、zk-SNARKs技術は急速に発展し、重要な研究分野となりました。その中で、汎用的で非対話的、かつ証明サイズが小さいzk-SNARKsプロトコルを構築することが核心的な目標の一つです。
零知識証明の重要なブレークスルーは、2010年にGrothが提唱したzk-SNARKs理論です。2015年、Zcashは零知識証明を取引のプライバシー保護に応用し、ブロックチェーン分野におけるZKPの実際の利用を開拓しました。その後、zk-SNARKsはスマートコントラクトと組み合わさり、さらなる応用シナリオを拡大しました。
このプロセスにおいて、いくつかの重要な学術成果には次のものが含まれます:
さらに、PLONKやHalo2などの技術の登場はzk-SNARKにさらなる改善をもたらしました。
! HashKey ZK 101 Issue 1:歴史的原則と業界
ゼロ知識証明の主な応用例
zk-SNARKsの現在の最も広く利用されている2つの応用分野は、プライバシー保護とブロックチェーンのスケーリングです。
プライバシー保護の面では、初期にZcashやMoneroなどのプライバシー取引プロジェクトが登場しました。プライバシー取引の必要性は予想ほどではありませんが、一定の市場地位を維持しています。スケーラビリティの面では、Ethereumがrollup中心のスケーラビリティ路線に移行するにつれて、ZKPに基づくスケーラビリティソリューションが再び業界の注目を集めています。
! HashKey ZK 101 Issue 1:歴史的原則と業界
プライバシー取引
プライバシー取引には、以下の複数の成熟したプロジェクトがあります:
Zcashを例にとると、そのzk-SNARK取引プロセスには、システム設定、鍵生成、コインの発行、送金、検証、受信などのステップが含まれます。しかし、ZcashはUTXOモデルに基づいているため、プライバシー保護には一定の制限があり、実際にプライバシー取引を利用する割合は高くありません。
比較すると、Tornado Cashは単一の大規模ミキシングプールを採用しており、より優れた汎用性を持っています。それはEthereumネットワークに基づいており、zk-SNARKs技術を使用して入金、出金などの重要な機能のプライバシー保護を実現しています。
! HashKey ZK 101 Issue 1:歴史的原則と産業
スケーリングアプリケーション
ZKPのスケーラビリティへの応用は主にzk-rollupに表れます。そのコアの考え方は、多くの取引をパッケージ化し、1つの零知识证明を生成し、その後メインチェーン上でこの証明を検証して状態を更新することです。
zk-rollupの主な利点には、低コスト、迅速な最終決定、プライバシー保護などがあります。しかし、計算量が多いことや信頼できる設定が必要であるなどの課題も存在します。
現在市場における主なzk-rollupプロジェクトには、StarkNet、zkSync、Aztec Connect、Polygon Hermez/Miden、Loopring、Scrollなどがあります。これらのプロジェクトは、技術路線において主にSNARK/STARKの選択やEVMのサポートレベルを競い合っています。
EVMの互換性は重要な問題です。一部のプロジェクトはSolidityのオペコードと完全に互換性を持つことを選択し、他のプロジェクトはZKPフレンドリーでSolidity互換の新しい仮想マシンを設計しています。最近のEVM互換性の急速な進展は、開発者にとってより便利な移行パスを提供し、これがZKPエコシステムの競争状況に影響を与えるでしょう。
! HashKey ZK 101 Issue 1:歴史的原則と業界
zk-SNARKの基礎
zk-SNARKは、最も広く使用されているゼロ知識証明技術の1つです。 そのフルネームは「Knowledge(のゼロ知識簡潔な非対話型引数」)のゼロ知識簡潔な非対話型引数で、次の特徴があります。
zk-SNARKsの基本実装原理には以下のステップが含まれます:
1.問題を回路の説明に変換します 2. 回路をR1CS (ランク-1制約システム)形式に変換する 3. R1CSをQAPに変換 (二次算術プログラム) 4. 信頼できる設定を生成し、証明キーと検証キーを含む 5. ゼロ知識証明を生成し、検証する
このプロセスは、zk-SNARKsの完全性、信頼性、およびゼロ知識性を確保します。各段階を継続的に最適化することにより、zk-SNARK技術は実用性の面で顕著な進展を遂げました。
! HashKey ZK 101 Issue 1:歴史的原則と業界