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ZK의 기술 역사를 종합적으로 정리: 아니면 다음 1,000억 개의 애플리케이션?
R3PO
特邀专栏作者
2022-09-30 06:58
이 기사는 약 4838자로, 전체를 읽는 데 약 7분이 소요됩니다
영지식 증명에서 시작하여 ZK가 L2 분야에만 적용될 수 있다는 고유의 개념을 뛰어넘어 새로운 체계적 이해를 제공합니다.

원본 소스: R3PO

암호화 세계의 초점은 Bitcoin, Ethereum, DeFi, NFT, Metaverse 및 Web3에서 여러 가지 변화를 경험했지만 Bitcoin의 타원 곡선 암호화 알고리즘(ECC)을 제외하고 암호화 기술 자체에 대한 관심이 부족합니다. 암호화 알고리즘은 기본적으로 연구자와 개발자의 자기 홍보에 머물러 있습니다.

R3PO는 이것이 충분히 분산되지 않아 Web3의 추가 확장을 심각하게 방해할 것이라고 믿습니다.암호화는 블록체인의 기본 조각이며 소수의 사람이 마스터해서는 안 되며 더 넓은 분야로 가야 합니다.

R3PO는 전문성과 가독성을 모두 고려하여 용어의 의미를 설명하는 새로운 글쓰기 패러다임을 사용하기를 희망하며 기관 투자자 및 프로젝트 당사자를 위한 잠재적인 개발 기회를 발굴하기 위해 노력하고 있습니다.투자 기회, 기업가적 방향 및 진입점, 미사용 찾기채굴로 인한 알파 수익

최근 핫한 영지식증명 기술은 여전히 ​​끊임없이 발전하고 혁신하고 있는 세분화된 분야이지만, 그 기술 자체가 충분히 넓은 응용 시나리오를 가지고 있기 때문에 그 파노라마를 정리하는 것이 매우 중요합니다.

영지식증명(Zero-Knowledge Proof) 기술은 새로운 개념이 아니라 신중한 검토 끝에 40년 동안 개발되어 다양한 모델과 응용 프로그램이 탄생했습니다.

V God은 이르면 2017년에 Web3 시대에 진입하여 Ethereum에서 ZK 기술의 잠재력을 알아차렸고 최근 Starkware는 1억 달러의 자금 조달을 받아 총 자금 조달 금액이 2억 2500만 달러에 이르렀습니다. 퍼블릭 체인에서 ZK 기술의 가치 수준과 잠재력을 살펴보십시오. 이것은 장기적으로 치열한 경쟁의 영역이 될 것이며 더 많은 투자 기회가 노출될 것입니다.

R3PO는 20년을 거슬러 올라가 ZK의 개발이 적어도 Jiazi의 수명을 가지고 있다고 생각합니다.따라서 ZK의 전체 개발 프로세스를 설명하는 것은 개발 논리를 더 잘 명확히 하고 잠재적인 기회를 찾기 위해 소스를 추적해야 합니다. 다음 단계.

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1982년: 부를 공개하지 않으면 높고 낮은 것이 구별된다

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재물을 추구하는 것은 예로부터 존재해왔으며, 항우는 일찍이 "재물은 집으로 돌아오지 않고 비단을 입고 밤을 걷는 것과 같다"고 말했지만, 너무 많은 재물은 사람들을 탐내게 할 것이다. 동시에 부의 양은 어떻게 부의 양을 비교합니까?

1982년 나중에 Turing Award를 수상한 Yao Qizhi가 이 문제를 고안했습니다.이것은 유명한 백만장자 문제입니다.수학적 과정은 생략되었습니다.일반적인 연산 모드는 다음과 같습니다.

  • Alice와 Bob은 자신의 부를 나타내는 숫자 i와 j를 선택하고 값 범위는 1-10입니다.

  • 앨리스는 i에서 수행단방향 암호화, 암호화된 결과 k를 Bob에게 보내고 Bob은 i와 관련된 새로운 값을 얻습니다.

  • Bob은 k에 대해 연산을 한 후 새로운 값 m을 얻고 이를 다시 Alice에게 전달합니다. 이때 Alice는 m과 i의 관계를 판단할 수 있습니다.

  • 이 과정은 계속 추론될 수 있고, 두 당사자는 정보 공개를 완료하지 않고 최종적으로 비교를 완료할 수 있습니다.

물론 위의 과정이 포괄적이지는 않지만 문제를 설명하기에는 충분합니다 정보를 공개하지 않고도 두 당사자간에 계산을 수행할 수 있습니다 두 당사자를 여러 당사자로 확장하고 간격을 더 넓은 범위로 확장하면 이것은 일반적인 MPC(Secure Multi-party Computation) 문제입니다.

백만장자 문제는 ZK 토론의 출발점입니다.

  1. 재산 정보를 공개하지 않는다는 전제하에 영지식의 정의를 충족합니다.

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1985: 영지식 증명 도입

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1985년 Goldwasser, Micali 및 Rackoff가 처음으로 영지식 증명 모델을 제안했습니다. 정확히 말하면 "대화형 영지식 증명" 모델입니다.

여기서 영지식은 완전히 정확하지 않습니다.예를 들어 앨리스와 밥 사이의 상호 작용을 가져옵니다.앨리스와 밥은 서로에 대한 검증자이자 인증자가 될 수 있지만 둘 사이에 전달되는 정보는 부의 양 자체와 관련될 수 없습니다. 여기서 영지식이란 무의미한 것이 아니라 상관관계가 없는 것을 말합니다.

그리고 인터랙티브는 인터랙션이 여러 번 수행될 수 있으며 올바른 결과를 얻을 때까지 이 과정을 반복할 수 있음을 의미합니다.

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1991: 비대화형 영지식 증명

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1991년에 Manuel Blum, Alfredo Santis, Silvio Micali, Giuseppe Persiano가 잘 알려진 비대화형 영지식 증명을 제안했습니다. 상호 작용하는 동안 설명할 수 있는 훌륭한 예가 있습니다.

  • 앨리스와 밥은 그들의 재산이 자유로워진 후 수학자로 변신했습니다. Alice는 web2를 떠나 web3을 여행하는 동안 Alice는 ZK 연구를 계속합니다.

  • 우리는 Alice가 새로운 정리의 증명을 발견했을 때 Bob에게 엽서를 써서 그녀의 연구에서 새로운 진전을 이루었음을 증명할 수 있다고 가정합니다.

  • 이것은 비대화형 프로세스이며 정확히 말하면 단방향 상호 작용입니다. Alice에서 Bob까지만 가능합니다. Bob은 대답하고 싶어도 할 수 없었습니다. Alice는 안정적인(또는 예측 가능한) 주소가 없기 때문에 메일이 도착하기 전에 이사를 나갈 것입니다.

  • 우리는 Bob이 이메일을 받는 한 "Alice가 새로운 연구를 진행했습니다"라는 제안이 참인지 확인하기 위해 이메일 내용을 확인할 필요가 없다는 데 동의합니다.

비대화형 영지식 증명은 상호작용 횟수를 최대 한 번으로 줄이고 오프라인 검증과 공개 검증을 실현할 수 있습니다 전자는 롤업의 유효성을 위한 기반을 마련하고 후자는 블록체인의 방송 메커니즘을 다중 계산으로 인한 문제 방지 자원 낭비.

지금까지 우리가 본 ZK는 성숙한 이론적 모델이 되었지만 현재 ZK는 수학 및 암호화 분야의 연구 대상에 가깝고 블록체인과 거의 관련이 없습니다. 암호화 기술 + 블록체인이 연구 방향이 되었으며 ZK는 의심할 여지 없이 그 중 최고입니다.

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2010-2014 Zcash: SNARKs(Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) 실용적인 시나리오

비트코인 네트워크가 등장한 후 보안과 프라이버시는 블록체인에 대한 사람들의 초기 인식이 되었습니다. Zerocash/Zcash에서 사용하는 SNARK, Monero에서 사용하는 Bulletproofs(BP)와 같은 일련의 프라이버시 기반 퍼블릭 체인 및 애플리케이션이 시장에 등장했습니다.

2010년 Groth는 ECC 알고리즘을 기반으로 하는 최초의 ZK인 O(1) 상수 레벨을 실현했습니다. 즉, ZK-SNARK 또는 ZK-SNARG입니다.

  • SNARGs: Succinct Non-Interactive Arguments

  • SNARKs: Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge

응용의 관점에서 이러한 개선은 "간단한" Succinct 기능에 있습니다. 특히 SNARK는 정보 자체의 크기를 압축하는 데 전념합니다. ZCash에서는 프로그램 회로가 고정되어 있으므로 다항식 검증도 고정되어 있습니다. 설정 한 번만 실행하면 되며, 입력을 변경해야만 후속 트랜잭션을 재사용할 수 있습니다.

2013년 피노키오 프로토콜은 분 단위의 증명과 밀리초 단위의 검증 시간으로 효율성을 높이고 오버헤드를 300바이트 이내로 제어했으며, ZK-SNARK의 기술이 블록체인 분야에 진정으로 안착한 것도 이번이 처음이다.

이것은 ZK 기술이 프라이버시 시나리오에서 역할을 할 수 있음을 증명합니다.R3PO는 후속 프라이버시 경로가 L2와 독립적으로 존재할 가능성이 있다고 판단합니다.Aztec은 프라이버시 DeFi 경로의 타당성을 입증했습니다.토네이도가 승인된 후 금융 프라이버시는 사슬은 변함이 없고 강하고 경직된 수요로 이 방향의 투자기회는 아직 광범위하게 탐색되지 않았으며 기대할만한 가치가 있다.

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Mina: 재귀 ZK 압축 데이터

Mina는 Ethereum L2와 다릅니다.L1 수준의 고성능 퍼블릭 체인입니다.작동 노드는 22KB에 불과합니다.작을 수 있는 이유는 ZK 확인의 유효성을 증명하기 위해 재귀를 사용하기 때문입니다.즉, 모든 각 메시지는 이전 확인 결과를 전달합니다.

  • 1단계: zk-SNARKs는 노드의 유효성을 증명하고 증명 결과만 저장하면 됩니다.

  • 2단계: 재귀 호출을 통해 노드 유효성의 올바른 전송 및 검색을 보장하고 모든 과거 데이터를 유지할 필요가 없으며 극도로 압축된 데이터 효과를 달성합니다.

전체 노드 데이터를 저장하는 대신 결과의 유효성을 전달하는 것이 Mina의 효과적인 증명 수단이며 Ethereum L2에서 ZK-Rollup은 여러 트랜잭션 데이터를 패키징하고 한 번에 정산하여 유효성 증명을 완료할 수 있으며 추가 공제, L3를 중첩할 수 있습니다. ZK가 개발할 수 있는 세분화 트랙입니다.예를 들어 현재 Starkex에서 실행되는 dYdX와 Starkware 위에 구축된 L2 ImmutableX는 ZK의 강점을 증명합니다.사용 잠재력, 이 트랙의 가치는 아직 완전히 활용되지 않았으며 여전히 장기적인 투자 가치가 있습니다.

지금까지 ZK-Rollup과 관련된 모든 기술 요소가 기본적으로 완료되었으며 ZK에 대한 기본 지식을 충분히 갖추고 ZK의 다음과 같은 특징을 요약할 수 있습니다.

  1. 비대화형: 여러 확인이 필요하지 않으며 한 번의 확인만 전체 네트워크에 브로드캐스트할 수 있습니다.

  2. 영지식: 정보 자체의 특성을 공개할 필요가 없으며 네트워크를 통해 공개적으로 유포할 수 있습니다.

  3. 지식: 지식은 공개적이고 쉽게 얻을 수 있는 정보가 아니며 경제적 가치, 사생활 가치 등 고유한 가치를 지녀야 합니다.

  4. 증거: 증거는 수학적 수단으로 확인되었으며 안전성은 수년간의 연구와 실습을 통해 테스트되었습니다.

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ZK-STARK: 10년 개발 난이도의 시드 플레이어

이 둘의 차이점을 비교해 보면, 주된 이유는 STARK의 S가 Scalability를 의미하며, 이는 더 큰 데이터의 복잡한 사용 시나리오를 지향하지만 아직 전체적으로는 개발 중인 기술적인 경로이기 때문입니다.

이 기사에서는 L2 간의 구체적인 차이점을 다루지 않지만 StarkWare를 제외하고 zkSync, Aztec, Loopring, Scroll 등을 포함한 다른 L2 프로젝트는 모두 SNARKs 기술 경로를 채택한다는 점만은 분명합니다.

그 이유는 STARK의 개발이 너무 어렵기 때문입니다.현재 StarkWare만이 자체 개발을 수행할 수 있지만 그 이점도 매우 분명합니다.SNARK에 비해 더 많은 계산을 수행할 수 있습니다.대규모 실행 시 데이터, 게임, 소셜, NFT 및 기타 방향과 같은 보안이 더 높아질 것입니다.

둘째, STARK 루트는 반양자 공격의 특성을 가지고 있어 향후 10년 안에 산업구조를 전복시킬 가능성이 있다. STARK의 기술이 더해지면 보안성이 크게 향상됩니다.

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ZK-Rollup: 데이터 업 드릴, 정보 다운 드릴

zk-STARKs 도입 후 L2 확장의 모든 기술 기능이 완료되고 Rollup 도입만 누락되었습니다.실제로 Rollup은 ZK의 검증 메커니즘을 사용하여 데이터 볼륨에 대한 수요를 제거합니다: L1에서 책임을 집니다. 합의 및 합의를 전제로 L2는 애플리케이션의 특정 일일 작업을 책임지고 사용자는 L1과 직접 상호 작용할 필요가 없으며 사용자의 경험은 현재 앱과 매우 유사합니다.

요약하다

요약하다

우리는 백만장자 문제에서 시작하여 MPC 문제에서 영지식 증명 분야로 전환했습니다.경제적인 이유로 대화형 영지식 증명은 온체인 활동에 완전히 적합하지 않으며 비대화형 영지식 증명은 점차 주류가 된다.

Zcash의 개발과 함께 SNARK의 기술이 점점 더 많이 적용되어 ZK 기술이 순수한 암호화 연구 대상에서 블록체인 분야에서 사용되는 엔지니어링 방법으로 변모하고 개인 정보 보호, 보안 및 효율성에서 역할을 수행합니다.

이더리움 확장 시나리오는 ZK가 L2를 달성할 수 있게 했고, 롤업 기술 경로는 다른 경쟁자를 물리쳤으며, zk-STARK는 점차 발전하여 채굴, GameFi 및 NFT와 같은 보다 일반적인 사용 시나리오를 활성화할 것으로 예상됩니다.

이더리움 외부에서는 커스터마이징이 가능한 모듈식 롤업 경로, 미화 1,500만 달러의 자금 조달을 막 마친 이클립스 등 점점 더 많은 새로운 모델이 점차 등장하고 있습니다. ZK-롤업.

원본 링크

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