Perkembangan dan Aplikasi zk-SNARKs

Sejarah Perkembangan zk-SNARKs

Sistem zero-knowledge modern berasal dari teori sistem bukti interaktif yang diajukan oleh Goldwasser, Micali, dan Rackoff pada tahun 1985. Teori ini membahas seberapa banyak pengetahuan yang perlu dipertukarkan dalam proses interaksi untuk membuktikan kebenaran suatu pernyataan, dan memperkenalkan konsep zero-knowledge.

Sistem zk-SNARKs awal memiliki kekurangan dalam hal efisiensi dan kegunaan, terutama terbatas pada tingkat teori. Baru dalam sepuluh tahun terakhir, seiring dengan munculnya kriptografi di bidang cryptocurrency, zk-SNARKs secara bertahap menjadi arah penelitian yang penting. Di antara itu, mengembangkan protokol zk-SNARKs yang umum, non-interaktif, dan dengan ukuran bukti yang terbatas menjadi salah satu arah eksplorasi kunci.

Terobosan besar dalam zero-knowledge proof muncul pada tahun 2010, ketika Groth mengusulkan bukti non-interaktif berbasis pasangan pendek yang menjadi landasan teori zk-SNARK. Pada tahun 2015, zero-knowledge proof pertama kali diterapkan dalam proyek Zcash untuk melindungi privasi transaksi. Sejak saat itu, kombinasi zk-SNARK dengan kontrak pintar semakin memperluas skenario aplikasinya.

Dalam proses ini, beberapa hasil akademis yang penting termasuk:

• Protokol Pinocchio tahun 2013, secara signifikan meningkatkan efisiensi pembuktian dan verifikasi.
• Algoritma Groth16 tahun 2016, lebih lanjut menyederhanakan skala bukti dan meningkatkan efisiensi verifikasi
• Algoritma Bulletproofs tahun 2017, mengusulkan bukti nol interaktif yang ringkas.
• Protokol zk-STARKs tahun 2018, sistem bukti nol yang baru tanpa pengaturan yang dapat dipercaya

Selain itu, solusi baru seperti PLONK dan Halo2 juga telah melakukan perbaikan penting terhadap zk-SNARK.

Aplikasi Utama zk-SNARKs

zk-SNARKs memiliki aplikasi luas dalam dua bidang, yaitu perlindungan privasi dan skalabilitas.

Dalam hal perlindungan privasi, proyek transaksi privasi awal seperti Zcash dan Monero menarik perhatian yang luas. Namun, kebutuhan akan transaksi privasi tidak sejelas yang diharapkan oleh industri, sehingga proyek terkait perlahan-lahan mundur ke belakang.

Dalam hal skalabilitas, dengan transisi Ethereum 2.0 ke jalur yang berfokus pada rollup, solusi skalabilitas berbasis zk-SNARKs kembali menjadi sorotan. Utamanya mencakup:

• Skala jaringan lapisan pertama: seperti proyek Mina
• Ekspansi jaringan lapisan dua: yaitu solusi zk-rollup

zk-rollup terutama melibatkan dua jenis peran: Sequencer bertanggung jawab untuk mengemas transaksi, Aggregator bertanggung jawab untuk menggabungkan transaksi dan menghasilkan zk-SNARKs. Solusi ini memiliki keuntungan biaya rendah, finalitas cepat, namun juga menghadapi tantangan seperti beban komputasi yang besar dan potensi risiko keamanan.

Saat ini, proyek zk-rollup utama di pasar termasuk StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez/Miden, Loopring, Scroll, dan lainnya. Proyek-proyek ini dalam jalur teknologi terutama memilih antara SNARK( dan versi perbaikannya ) serta STARK, serta apakah mendukung kompatibilitas EVM.

Kompatibilitas EVM selalu menjadi fokus perhatian di industri. Proyek-proyek awal sering kali harus mengorbankan efisiensi zk-SNARKs dan kompatibilitas EVM. Dalam beberapa tahun terakhir, iterasi teknologi yang cepat telah memungkinkan untuk mencapai kompatibilitas EVM yang baik sambil memastikan efisiensi zk-SNARKs, yang akan berdampak signifikan pada ekosistem pengembangan zk-SNARKs dan lanskap persaingan.

Prinsip Dasar zk-SNARKs

zk-SNARK( adalah salah satu sistem bukti nol pengetahuan yang paling banyak digunakan saat ini. Inti pemikirannya adalah mengubah masalah komputasi yang kompleks menjadi masalah polinomial yang sederhana, kemudian membuktikan dan memverifikasinya melalui metode kriptografi.

Proses implementasi zk-SNARKs terutama mencakup langkah-langkah berikut:

1. Mengubah masalah menjadi sirkuit aritmatika
2. Mengubah sirkuit menjadi bentuk R1CS)Rank 1 Constraint System(
3. Mengubah R1CS menjadi QAP)Program Aritmetika Kuadratik(
4. Membangun pengaturan yang dapat dipercaya, menghasilkan kunci bukti dan kunci verifikasi
5. Menghasilkan zk-SNARKs dan melakukan verifikasi

![HashKey ZK 101 Gelombang Pertama: Prinsip Sejarah dan Industri])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-32e1ccadd2a5f2b2865b06e98bf0bd68.webp(

Proses ini tidak hanya menjamin sifat zero-knowledge dari bukti, tetapi juga mencapai kesederhanaan dan non-interaktivitas, yang meletakkan dasar untuk penerapan luas zero-knowledge proofs di bidang blockchain.

![HashKey ZK 101 Edisi Pertama: Prinsip Sejarah dan Industri])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-264bb4794c44616e81f149e535302d5a.webp(