Wie wird eine ZksNark -Schaltung auf einer Blockchain gestaltet?

Das Entwerfen einer ZksNark -Schaltung auf einer Blockchain beinhaltet mehrere komplizierte Schritte und Überlegungen. ZksNarks oder Zero-Knowledge Locinct, nicht interaktive Wissensargumente, sind kryptografische Protokolle, die es einer Partei ermöglichen, einer anderen zu beweisen, dass eine Erklärung wahr ist, ohne Informationen über die Gültigkeit der Aussage selbst zu enthüllen. Im Kontext von Blockchains werden diese Schaltungen verwendet, um die Privatsphäre und Effizienz zu verbessern. Lassen Sie uns mit dem Entwerfen einer solchen Schaltung eintauchen.

Verständnis der Grundlagen von ZksNarks

Bevor Sie in das Design eines ZksNark -Schaltkreises eintauchen, ist es entscheidend, die grundlegenden Konzepte zu verstehen. ZksNarks bestehen aus drei Algorithmen: Schlüsselgenerierung , Beweis und Überprüfung . Der Schlüsselgenerierungsalgorithmus erzeugt eine gemeinsame Referenzzeichenfolge (CRS), die vom Prover zum Erstellen von Beweisen und vom Überprüfer verwendet wird, um diese Beweise zu überprüfen. Der Nachweisalgorithmus nimmt eine Erklärung und einen Zeugen und gibt einen Beweis aus. Der Verifizierungsalgorithmus prüft den Beweis gegen die Erklärung mit den CRs.

Definieren der Problemanweisung

Der erste Schritt bei der Gestaltung einer ZksNark -Schaltung besteht darin, die Problemanweisung klar zu definieren. Dies beinhaltet die Ermittlung, was bewiesen werden muss und welche Informationen privat bleiben sollten. In einem Blockchain -Kontext möchten Sie beispielsweise nachweisen, dass eine Transaktion gültig ist, ohne den Absender, den Empfänger oder den Transaktionsbetrag anzugeben. Die Problemanweisung muss gut definiert und spezifisch sein, um sicherzustellen, dass die Schaltung genau konstruiert werden kann.

Konstruktion des Arithmetikkreises

Sobald die Problemanweisung klar ist, besteht der nächste Schritt darin, einen arithmetischen Schaltkreis zu konstruieren, der die zu bewährte Berechnung darstellt. Eine arithmetische Schaltung ist ein gerichtetes acyclisches Diagramm, in dem Knoten Operationen (wie Addition, Multiplikation und Konstanten) und Kanten den Datenfluss darstellen. Jedes Tor in der Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie einem bestimmten Vorgang in der Berechnung entsprechen .

• Brechen Sie zunächst die Berechnung in kleinere, überschaubare Teile auf.
• Stellen Sie jeden Teil als eine Reihe von Toren und Drähten dar.
• Stellen Sie sicher, dass die Schaltung die gesamte Berechnung korrekt von Eingabe zu Ausgang modelliert.

Konvertierung in quadratisches Arithmetikprogramm (QAP)

Nach dem Bau des Arithmetikkreises muss sie in ein quadratisches Arithmetikprogramm (QAP) umgewandelt werden. Ein QAP ist eine Reihe von Polynomen, die die Einschränkungen des Schaltkreises darstellen. Diese Konvertierung ist entscheidend, da ZksNarks auf polynomialen Verpflichtungen arbeiten.

• Identifizieren Sie die Einschränkungen des Arithmetikkreises.
• Verwandeln Sie diese Einschränkungen in ein System quadratischer Gleichungen.
• Konvertieren Sie das Gleichungssystem unter Verwendung der Polynominterpolation in ein QAP.

Erzeugen der gemeinsamen Referenzzeichenfolge (CRS)

Der nächste Schritt besteht darin, die gemeinsame Referenzzeichenfolge (CRS) zu generieren, die sowohl zum Beweisen als auch zum Überprüfen verwendet wird. Die CRS werden unter Verwendung des Schlüsselgenerierungsalgorithmus des ZksNark -Protokolls erstellt. In diesem Schritt werden zufällige Werte generiert und sie für Polynome festgelegt .

• Verwenden Sie ein vertrauenswürdiges Setup, um die Zufallswerte zu generieren.
• Verlassen Sie diese Werte für Polynome, um die CRS zu erstellen.
• Stellen Sie sicher, dass die CRS sicher an alle beteiligten Parteien verteilt sind.

Erstellen des Beweises

Mit dem QAP und dem CRS kann der Prover jetzt den Beweis erzeugen. Der Prover nimmt den Zeugen (die private Eingabe) und die öffentliche Eingabe und berechnet sie, um den Beweis zu berechnen. Dies beinhaltet die Bewertung der Polynome der QAP mit dem Zeugen und CRS .

• Bewerten Sie die Polynome der QAP mit dem Zeugen.
• Verwenden Sie die CRS, um sich auf diese Bewertungen zu verpflichten.
• Generieren Sie den endgültigen Beweis mit den festgelegten Werten.

Den Beweis überprüfen

Der letzte Schritt im ZksNark -Prozess ist die Überprüfung. Der Verifizierer verwendet die öffentliche Eingabe, den Beweis und die CRS, um die Gültigkeit des Beweises zu überprüfen. Der Überprüfungsprozess ist effizient und kann ohne Kenntnis des Zeugen durchgeführt werden .

• Verwenden Sie die öffentliche Input und den Beweis, um das Verifizierungspolynom zu bewerten.
• Überprüfen Sie, ob die Bewertung den festgelegten Werten in den CRs übereinstimmt.
• Wenn der Check vergeht, wird der Nachweis als gültig angesehen.

Implementierung der Schaltung auf einer Blockchain

Durch die Implementierung einer ZksNark -Schaltung auf einer Blockchain wird die Schaltung in das Protokoll der Blockchain integriert. Dies erfordert das Ändern des Konsensmechanismus der Blockchain, um den ZksNark -Überprüfungsprozess einzuschließen. Die Implementierung muss sorgfältig entwickelt werden, um sicherzustellen, dass die Sicherheit oder Leistung der Blockchain nicht gefährdet .

• Ändern Sie das Blockchain -Protokoll, um die ZksNark -Überprüfung einzuschließen.
• Stellen Sie sicher, dass der Überprüfungsprozess nahtlos in die vorhandenen Operationen der Blockchain integriert ist.
• Testen Sie die Implementierung gründlich, um ihre Korrektheit und Effizienz zu gewährleisten.

Optimierung der Schaltung

Die Optimierung eines ZksNark -Schaltkreises ist entscheidend, um seine Praktikabilität auf einer Blockchain sicherzustellen. Die Optimierung beinhaltet die Reduzierung der Größe der Schaltung und die Verbesserung der Effizienz der Nachweis- und Überprüfungsprozesse .

• Minimieren Sie die Anzahl der Tore und Drähte im Arithmetikkreis.
• Verwenden Sie fortschrittliche Techniken wie polynomiale Verpflichtungssysteme, um die Größe des Beweises zu verringern.
• Implementieren Sie Batching -Techniken, um mehrere Beweise in einem einzigen Betrieb zu überprüfen.

Sicherheit und Privatsphäre sicherstellen

Die Gewährleistung der Sicherheit und Privatsphäre eines ZksNark -Schaltkreises ist von größter Bedeutung. Die Schaltung muss ausgelegt sein, um vor potenziellen Angriffen und Schwachstellen zu schützen .

• Führen Sie gründliche Sicherheitsaudits durch, um potenzielle Schwachstellen zu identifizieren und zu mildern.
• Stellen Sie sicher, dass der vertrauenswürdige Einrichtungsprozess sicher ist und dass die CRS nicht beeinträchtigt wird.
• Implementieren von Maßnahmen zum Schutz der Privatsphäre des Zeugen und zur Verhinderung von Informationsleckagen.

Häufig gestellte Fragen

F: Können ZksNark -Schaltungen für eine Berechnungstyp auf einer Blockchain verwendet werden?

A: Während ZksNark -Schaltungen theoretisch für jede Art von Berechnung verwendet werden können, sind sie für Berechnungen, die effizient als arithmetische Schaltungen dargestellt werden, am praktischsten. Komplexe Berechnungen können zu großen Schaltkreisen führen, die eine Herausforderung sein können, um eine Blockchain zu implementieren und zu überprüfen.

F: Wie wirkt sich der vertrauenswürdige Setup -Prozess auf die Sicherheit von ZksNarks aus?

A: Der vertrauenswürdige Setup -Prozess ist für die Sicherheit von ZksNarks von entscheidender Bedeutung. Wenn die im Setup verwendeten zufälligen Werte beeinträchtigt sind, kann es einem Angreifer ermöglichen, Beweise zu fälschen. Daher ist es wichtig, das Setup sicher und transparent durchzuführen, wobei häufig mehrere Parteien einbezogen werden, um sicherzustellen, dass keine einzige Entität das Setup gefährden kann.

F: Was sind die größten Herausforderungen bei der Implementierung von ZksNark -Schaltkreisen auf einer Blockchain?

A: Zu den Hauptherausforderungen zählen die rechnerische Komplexität der Erzeugung und Überprüfung von Beweisen, die Notwendigkeit eines sicheren vertrauenswürdigen Setups und die Integration des Überprüfungsprozesses in den Konsensmechanismus der Blockchain. Darüber hinaus ist die Optimierung der Schaltung, um die Größe zu verringern und die Effizienz zu verbessern.

F: Wie vergleichen sich ZksNarks mit anderen null-kenner-Proof-Systemen wie Zkstarks?

A: ZksNarks und Zkstarks sind beide null-kenner-Proof-Systeme, haben jedoch unterschiedliche Eigenschaften. ZksNarks erfordern ein vertrauenswürdiges Setup, bieten jedoch kleinere Beweisgrößen und schnellere Überprüfungszeiten. Zkstarks hingegen benötigen keine vertrauenswürdige Einrichtung, haben jedoch größere Beweisgrößen und langsamere Überprüfungszeiten. Die Wahl zwischen ihnen hängt von den spezifischen Anforderungen der Blockchain -Anwendung ab.