zk-SNARKs: Teoriden Pratiğe Evrimi

zk-SNARKs(ZKP) teknolojisi son yıllarda blockchain sektöründe hızla gelişti, özellikle ölçeklenebilirlik ve gizlilik koruma alanındaki uygulamaları büyük ilgi görüyor. ZKP'nin karmaşık matematiksel prensipleri içermesi nedeniyle, sıradan kripto meraklıları için anlaması oldukça zor. Bu makalede ZKP'nin gelişim tarihi, uygulama örnekleri ve temel prensipleri üç açıdan ele alınacak, kripto para sektöründeki etkisi ve değeri tartışılacaktır.

Bir. zk-SNARKs'in Gelişim Süreci

Modern zk-SNARKs sistemi, 1985 yılında Goldwasser, Micali ve Rackoff tarafından yayımlanan "İnteraktif Kanıt Sistemlerinin Bilgi Karmaşıklığı" başlıklı makaleden doğmuştur. Bu makale, etkileşimli sistemlerde bir ifadenin doğruluğunu kanıtlamak için gereken bilgi miktarını çoklu etkileşimler yoluyla ele almaktadır. Eğer değiş tokuş edilen bilgi miktarı sıfırsa, buna sıfır bilgi kanıtı denir.

Erken dönem zk-SNARKs sistemleri verimlilik ve pratiklik açısından yetersizlikler taşımaktaydı, esasen teorik düzeyde kalmışlardı. Son on yılda, kriptolojinin kripto para alanındaki yükselişiyle birlikte, zk-SNARKs giderek önemli bir araştırma yönü haline geldi. Bunlar arasında, genel, etkileşimsiz, kanıt boyutu küçük zk-SNARKs protokollerinin geliştirilmesi temel hedeflerden biridir.

Sıfır bilgi kanıtındaki önemli bir atılım, Groth'un 2010 yılında yayımladığı "Eşleme Tabanlı Kısa Etkileşimsiz Sıfır Bilgi Kanıtı" başlıklı makalesidir ve zk-SNARK'ların teorik temelini atmıştır. Uygulama açısından, 2015 yılında Zcash'in kullandığı sıfır bilgi kanıtı sistemi, işlem gizliliği korumasını sağlamış, zk-SNARK'ların akıllı sözleşmelerle birleşimini teşvik etmiş ve uygulama senaryolarını genişletmiştir.

Diğer önemli akademik sonuçlar şunlardır:

• 2013 yılındaki Pinocchio protokolü
• 2016 yılındaki Groth16 algoritması
• 2017 yılındaki Bulletproofs algoritması
• 2018 yılındaki zk-STARKs protokolü

Ayrıca, PLONK, Halo2 gibi yeni gelişmeler de zk-SNARKs üzerinde iyileştirmeler yaptı.

İkincisi, zk-SNARKs'ın Ana Uygulamaları

Gizlilik Koruma

Gizli işlemler, zk-SNARKs'in en eski uygulamalarından biridir. Temsilci projeler arasında SNARK kullanan Zcash ve Tornado Cash ile Bulletproof kullanan Monero bulunmaktadır. Zcash örneğinde, zk-SNARKs kullanan işlem adımları şunlardır: sistem kurulumu, anahtar oluşturma, madencilik, dökme, doğrulama ve alma gibi aşamalar.

Ancak, gizli işlemlere olan gerçek talep beklenildiği kadar güçlü olmadı. Buna karşılık, ölçeklenebilirlik talebi giderek artıyor.

ölçeklendirme planı

Ethereum 2.0'ın rollup merkezli yoluna geçişi ile birlikte, zk-SNARKs tabanlı ölçekleme çözümleri yeniden sektördeki odak noktası haline geldi. ZK rollup'ın iki ana rolü vardır: Sequencer işlemleri paketlemekle sorumluyken, Aggregator işlemleri birleştirip kanıt üretmekle sorumludur.

Şu anda piyasada rekabetçi ZK rollup projeleri arasında StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez/Miden, Loopring, Scroll gibi projeler bulunmaktadır. Bu projeler, teknik yol haritalarında esasen SNARK( ve onun geliştirilmiş versiyonu ) ile STARK seçimi ve EVM'ye destek düzeyi etrafında şekillenmektedir.

ZK sistemleri ile EVM uyumluluğu her zaman bir zorluk olmuştur. Projeler genellikle ZK özelliklerini vurgulamak ile EVM ile uyum arasında bir denge kurmaya çalışmaktadır. Son yıllarda teknolojinin hızlı evrimi ile EVM uyumluluğunda önemli bir artış sağlanmış olup, bu durum ZK geliştirme ekosistemini ve rekabet ortamını etkileyecektir.

Üç, ZK-SNARK'ların Temel Prensibi

ZK-SNARK, "zk-SNARKs" olarak bilinen "sıfır bilgi, kısa ve etkileşimsiz bilgi kanıtı" anlamına gelir ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• zk-SNARKs: Kanıt süreci ek bilgi sızdırmaz.
• Basit: Doğrulama hacmi küçük
• Etkileşimsiz: Çoklu etkileşime gerek yok
• Güvenilirlik: Sınırlı hesaplama gücüne sahip kanıtlayıcılar kanıtları sahteleyemez.
• Bilgilendirici: Kanıtlayıcının bir kanıt oluşturmak için geçerli bilgilere sahip olması gerekir.

Groth16'nın zk-SNARK'ı örneği olarak, kanıt prensibi aşağıdaki adımları içerir:

1. Sorunu devreye dönüştürmek
2. Devreyi R1CS formuna dönüştür
3. R1CS'nin QAP biçimine dönüştürülmesi
4. Güvenilir bir kurulum yapın, rastgele parametreler oluşturun
5. zk-SNARKs kanıtlarının üretilmesi ve doğrulanması

zk-SNARKs teknolojisi, teoriden pratiğe geçiyor ve blockchain alanında giderek daha önemli bir rol oynuyor. Gelecekte gizlilik koruma, ölçeklenebilirlik gibi alanlarda daha fazla yenilikçi uygulama getirmesi bekleniyor.