ZKP:n sovellukset: ZK Rollups ja yksityisyyskolikot

Ethereum käsittelee noin 15 TPS:ää. Visa: noin 1700 TPS:ää. Skaalautuakseen ZK Rollupit kokoavat tuhansia transaktioita ketjun ulkopuolella, laskevat SNARK-todistuksen niiden kelvollisuudesta ja julkaisevat todistuksen ketjussa. Validaattorit verifioivat vain todistuksen (1 ms) yksittäisten transaktioiden sijaan.

Käyttäjät lähettävät transaktiot sekvensserille. Sekvensseri kokoaa transaktiot eriksi, suorittaa ne ketjun ulkopuolella, laskee tilasiirtymätodistuksen (SNARK/STARK-todistus, joka osoittaa uuden tilajuuren oikeellisuuden) ja julkaisee todistuksen sekä pakatun calldata-datan Ethereum L1:ssä.

zkSync Era (Matter Labs) on EVM-yhteensopiva ZK Rollup, joka käyttää mukautettua SNARKia (Boojum, joka perustuu STARKiin). Kehittäjät ottavat käyttöön Solidity-sopimuksia, jotka käännetään zkEVM-tavukoodiksi. Läpimeno: yli 2000 TPS:ää ja Ethereumin tasoiset turvallisuustakuut.

StarkNet käyttää STARKeja (Stark proverin avulla) ja Cairo-kieltä. Luotettua alustusta ei tarvita. Ohjelmat käännetään Cairo-tavukoodiksi, todistetaan STARKeilla ja verifioidaan Ethereumissa. Sitä käyttävät dYdX (v3), Immutable X (NFT:t) ja Sorare (fantasiaurheilu).

Polygon zkEVM käyttää PLONK-pohjaisia todistuksia EVM:n täsmälliseen emulointiin. Mikä tahansa Ethereum-älysopimus toimii muokkaamatta. Todistaja tuottaa PLONK-todistuksen jokaiselle transaktioerälle, ja sen voi verifioida Ethereum L1:ssä yhdellä transaktiolla.

Zcash (ZEC) käyttää Groth16-SNARKeja (Sapling-protokolla) suojattujen transaktioiden mahdollistamiseen: lähettäjä, vastaanottaja ja summa piilotetaan kaikki. SNARK todistaa transaktion kelvollisuuden (ei kaksinkertaista käyttöä, summat täsmäävät) paljastamatta yksityisiä kenttiä.

Zcashin suojattu muistiinpano sitoutuu arvoon, vastaanottajaan ja satunnaisuuteen (value, recipient, randomness) Pedersen-hashin avulla. SNARK todistaa: (1) tunnet sitoumuksen esikuvan (omistat muistiinpanon), (2) muistiinpanoa ei ole käytetty (nullifier-joukon perusteella), (3) tulosteiden summat vastaavat syötteiden summia.

Monero käyttää rengasallekirjoituksia ja Pedersen-sitoumuksia (RingCT) — ei SNARKeja; kaikki transaktiot ovat oletusarvoisesti suojattuja. Zcash perustuu SNARKeihin, ja läpinäkyvät sekä suojatut osoitteet ovat käytettävissä rinnakkain. Monero: yksinkertaisempi kryptografia ja vahvempi oletusyksityisyys; Zcash: vahvemmat kryptografiset takuut.

ZK-identiteettitodistukset: todista olevasi yli 18-vuotias paljastamatta syntymäaikaasi; todista olevasi kansalainen paljastamatta passinumeroasi; todista olevasi akkreditoitu sijoittaja paljastamatta nettovarallisuuttasi. Toteutuksia: Polygon ID, Semaphore (anonyymi signalointi).

ZK-ML: todista, että neuroverkon inferenssi laskettiin oikein yksityisillä syötteillä. Käyttökohteita: lääketieteellinen diagnostiikka (todista, että malli suoritettiin tiedoillasi jakamatta tietoja), luottoluokitus (todista, että malli tuotti tuloksen paljastamatta syötteitä). Suurten mallien osalta tämä on edelleen tutkimusvaiheessa.

ZK-todistukset mahdollistavat ulkoistetun laskennan verifioinnin: pilvipalveluntarjoaja todistaa suorittaneensa laskennan oikein, ja asiakas verifioi tuloksen millisekunneissa suorittamatta laskentaa uudelleen. Tämä on hyödyllistä tekoälyn inferenssissä, data-analytiikassa ja luottamuksettomissa silloissa.

ZK Rollupit (zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM) käyttävät SNARKeja/STARKeja L2:n skaalautuvuuteen. Zcash käyttää Groth16:ta suojattuihin transaktioihin. ZKP:t ulottuvat myös identiteettiin, ML-inferenssiin ja verifioitavaan ulkoistettuun laskentaan. Seuraavaksi: homomorfinen salaus.