Zastosowania ZKP: ZK Rollups i monety prywatności

Ethereum przetwarza około 15 TPS. Visa: około 1700 TPS. Aby zwiększyć skalowalność, ZK Rollups grupują tysiące transakcji poza łańcuchem, obliczają dowód SNARK ich poprawności i publikują go w łańcuchu. Walidatory weryfikują tylko dowód (1 ms), zamiast każdej transakcji.

Użytkownicy przesyłają transakcje do sekwencera. Sekwencer grupuje transakcje, wykonuje je poza łańcuchem, oblicza dowód przejścia stanu (SNARK/STARK potwierdzający poprawność nowego katalogu stanu), a następnie publikuje dowód wraz ze skompresowanymi danymi calldata na Ethereum L1.

zkSync Era (Matter Labs) to zgodny z EVM ZK Rollup, który używa własnego SNARK (Boojum, opartego na STARK). Programiści wdrażają kontrakty Solidity kompilowane do kodu bajtowego zkEVM. Przepustowość wynosi ponad 2000 TPS przy gwarancjach bezpieczeństwa na poziomie Ethereum.

StarkNet używa STARK (za pośrednictwem Stark prover) oraz języka Cairo. Nie wymaga zaufanej konfiguracji. Programy są kompilowane do kodu bajtowego Cairo, dowodzone za pomocą STARK i weryfikowane na Ethereum. Korzystają z niego dYdX (v3), Immutable X (NFT) i Sorare (sporty fantasy).

Polygon zkEVM używa dowodów opartych na PLONK, aby dokładnie emulować EVM. Każdy inteligentny kontrakt Ethereum działa bez modyfikacji. Dowodzący tworzy dowód PLONK dla każdej partii transakcji, który można zweryfikować na Ethereum L1 za pomocą jednej transakcji.

Zcash (ZEC) używa SNARK Groth16 (protokołu Sapling), aby umożliwić osłonięte transakcje: nadawca, odbiorca i kwota są ukryci. SNARK dowodzi poprawności transakcji (braku podwójnego wydatkowania i zgodności kwot) bez ujawniania żadnych prywatnych pól.

Osłonięta notatka Zcash zawiera zobowiązanie do (wartości, odbiorcy, losowości) za pomocą funkcji skrótu Pedersena. SNARK dowodzi, że: (1) znają Państwo preobraz zobowiązania (są Państwo właścicielem notatki), (2) notatka nie została wydana (znajduje się w zbiorze nullifierów), (3) kwoty wyjściowe są równe kwotom wejściowym.

Monero używa podpisów pierścieniowych i zobowiązań Pedersena (RingCT) — nie używa SNARK, a wszystkie transakcje są domyślnie osłonięte. Zcash: oparty na SNARK, współistnieją w nim adresy jawne i osłonięte. Monero: prostsza kryptografia i silniejsze domyślne ustawienia prywatności; Zcash: silniejsze gwarancje kryptograficzne.

Dowody tożsamości ZK pozwalają udowodnić, że mają Państwo ponad 18 lat bez ujawniania daty urodzenia; że są Państwo obywatelem bez ujawniania numeru paszportu; że są Państwo akredytowanym inwestorem bez ujawniania majątku netto. Implementacje: Polygon ID, Semaphore (anonimowe sygnalizowanie).

ZK-ML pozwala udowodnić, że wnioskowanie sieci neuronowej zostało poprawnie wykonane na prywatnych danych wejściowych. Zastosowania: diagnoza medyczna (udowodnienie wykonania modelu na Państwa danych bez ich udostępniania), ocena zdolności kredytowej (udowodnienie uzyskania wyniku przez model bez ujawniania danych wejściowych). W przypadku dużych modeli rozwiązanie jest nadal na etapie badań.

Dowody ZK umożliwiają weryfikowalne obliczenia zlecone na zewnątrz: dostawca chmury dowodzi poprawnego wykonania obliczeń, a klient weryfikuje je w ciągu milisekund, bez ponownego wykonywania obliczeń. Jest to przydatne w przypadku wnioskowania AI, analizy danych i niewymagających zaufania mostów.

Co ZK Rollup publikuje na Ethereum L1, aby udowodnić poprawność transakcji?

ZK Rollups (zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM) używają SNARK/STARK do zwiększania skalowalności L2. Zcash używa Groth16 do osłoniętych transakcji. ZKP mają również zastosowania w tożsamości, wnioskowaniu ML i weryfikowalnych obliczeniach zleconych na zewnątrz. Dalej: szyfrowanie homomorficzne.