ZK-SnarksとZk-Starksとは何ですか？

ゼロ知識証明の紹介

ゼロ知識証明（ZKPS）は、ある当事者が別の当事者に、追加情報を公開せずに声明が真であることを証明できるようにする暗号化方法です。暗号通貨の世界では、ZKPはプライバシーとセキュリティを強化するために特に価値があります。 ZKPの2つの顕著なタイプは、ZK-SNARKSとZK-STARKです。これらのテクノロジーにより、トランザクションの詳細を開示せずにトランザクションを検証できるようになり、ZCASHなどのプライバシーに焦点を当てたブロックチェーンにとって重要になります。

Zk-Snarksの理解

Zk-Snarksは、知識のゼロ知識の簡潔な非対話的議論を表しており、一方の当事者が特定の情報を明らかにすることなく特定の情報を所有することを証明できるZKPの一種です。 ZK-snarksの主要な特徴には、その簡潔さと非互換性が含まれます。つまり、証明を迅速に検証し、プローバーと検証者間のさらなる通信を行うことができます。

暗号通貨のコンテキストでは、ZK-SNARKSを使用して、送信者、受信機、または転送された金額を明らかにすることなく、ブロックチェーンのトランザクションを検証します。これは、ネットワーク上の誰でも検証できる証明を生成することを含む複雑な数学的プロセスによって達成されます。

ZK-SNARKSがどのように機能するかを理解するには、次の手順を検討してください。

• セットアップフェーズ：共通参照文字列（CRS）が生成されます。これは、証明の作成と検証に使用されます。このフェーズは非常に重要であり、脆弱性を防ぐために安全に行う必要があります。
• 証明生成：ProverはCRSを使用して、特定のステートメントが真であるという証明を生成します。この証明は簡潔であり、基礎となるデータを明らかにすることなく生成できます。
• 検証：検証者は、CRSを使用して証明を確認します。証明が有効な場合、検証者は、詳細を知らずにステートメントが真であると確信できます。

ZK-Starksの理解

ZK-Starks 、またはゼロ知識スケーラブルな知識の透明な引数は、同様のプライバシー利点を提供するが、技術的な特性が異なる別のタイプのZKPです。 ZK-Starksの主な機能には、スケーラビリティと透明度が含まれます。つまり、信頼できるセットアップは必要ありません。また、より大きな計算をより効率的に処理できます。

暗号通貨スペースでは、ZK-Starksを使用して、ブロックチェーントランザクションのプライバシーとスケーラビリティを向上させます。これらは、高度なスループットと低レイテンシを必要とするアプリケーションに特に役立ちます。

ZK-Starksの使用プロセスには、次の手順が含まれます。

• 証明生成：Proverは、特定の計算が正しく実行されたという証明を生成します。この証明はスケーラブルであり、大規模な計算を処理できます。
• 検証：検証者は、公開されている情報を使用して証明をチェックします。検証プロセスは透明であり、信頼できるセットアップは必要ありません。

Zk-SnarksとZk-Starksの重要な違い

Zk-SnarksとZk-Starksの両方がゼロ知識の証明を提供しますが、それらの間にはいくつかの重要な違いがあります。

• 信頼できるセットアップ：ZK-SNARKSには、信頼できるセットアップフェーズが必要です。対照的に、ZK-Starksは信頼できるセットアップを必要とせず、それらをより透明で安全にします。
• スケーラビリティ：ZK-Starksはよりスケーラブルであり、ZK-Snarksよりも大きな計算をより効率的に処理できます。これにより、高スループットを必要とするアプリケーションに適しています。
• 証明のサイズと検証時間：ZK-snarksは通常、ZK-Starksと比較して、証明サイズが小さく、検証時間が速くなります。ただし、計算のサイズが増加するにつれて、検証時間の差はそれほど重要ではありません。
• 暗号化の仮定：Zk-snarksは、特定の数学的仮定に基づいた楕円曲線暗号化に依存しています。一方、Zk-Starksはハッシュ機能に依存しており、Quantum後の安全であると考えられています。

暗号通貨のアプリケーション

ZK-SNARKSとZK-STARKの両方が、プライバシーとスケーラビリティを強化するために、さまざまな暗号通貨に実装されています。たとえば、ZCASHはZK-SNARKSを使用してプライベートトランザクションを有効にしますが、StarkwareはZK-STARKを活用してイーサリアムのスケーラビリティを向上させます。

ZCASHでは、ユーザーはZK-SNARKSを使用してトランザクションをシールドすることを選択できます。これにより、詳細を明らかにすることなくトランザクションが有効であることを証明できます。この機能により、Zcashはプライバシーを優先するユーザーにとって人気のある選択肢になりました。

一方、StarkwareはZK-Starksを使用して、Ethereumのスケーラブルなソリューションを作成します。 StarkNetとして知られるテクノロジーにより、複雑な計算のオフチェーンと鎖での証明の提出を実行でき、Ethereumネットワークのスループットが大幅に増加します。

ZK-SNARKSとZK-STARKSの技術的実装

暗号通貨でZK-SNARKSとZK-STARKを実装することには、いくつかの技術的な手順が含まれます。これらのテクノロジーがブロックチェーンシステムにどのように統合されているかを詳細に見てみましょう。

• zk-snarks実装：

  • セットアップ：安全なマルチパーティ計算プロトコルを使用して、共通参照文字列（CRS）を生成します。このステップは、システムのセキュリティを確保するために重要です。
  • 回路設計：回路として証明する必要がある計算を定義します。これには、計算を一連の論理ゲートに変換することが含まれます。
  • 証明生成：回路とCRSを使用して、証明を生成します。これには、簡潔に検証できる複雑な数学的問題を解決することが含まれます。
  • 検証：CRSを使用して証明をチェックする検証アルゴリズムを実装します。このアルゴリズムは効率的であり、証明を迅速に検証できる必要があります。

• ZK-STARKS実装：

  • 回路設計：ZK-Snarksと同様に、計算を回路として定義します。ただし、ZK-Starksは、算術回路として知られる異なるタイプの回路を使用します。
  • 証明生成：算術回路を使用して証明を生成します。これには、透過的に検証できる一連のコミットメントと証明を作成することが含まれます。
  • 検証：公開されている情報を使用して証明をチェックする検証アルゴリズムを実装します。このアルゴリズムはスケーラブルで、大規模な計算を効率的に処理できる必要があります。

よくある質問

Q：ZK-SNARKSとZK-STARKは、単一のブロックチェーンシステムで一緒に使用できますか？

A：はい、アプリケーションの特定の要件に応じて、単一のブロックチェーンシステムでZK-SNARKSとZK-STARKの両方を使用することができます。たとえば、ブロックチェーンでは、より小さく、より頻繁なトランザクションにZK-snarksを使用し、より大きく複雑な計算にZK-Starksを使用できます。

Q：ZK-SnarksとZK-Starksの両方を使用する暗号通貨はありますか？

A：ほとんどの暗号通貨はどちらか一方を使用していますが、両方のテクノロジーの使用を探求するプロジェクトがあります。たとえば、Ethereum用のレイヤー2スケーリングソリューションの一部は、ZK-SNARKSとZK-STARKの両方を統合してパフォーマンスとプライバシーを最適化することを検討しています。

Q：ZK-SnarksとZK-Starksは、ブロックチェーンの全体的なセキュリティにどのような影響を与えますか？

A：両方のテクノロジーは、プライベートトランザクションを有効にし、データ侵害のリスクを軽減することにより、ブロックチェーンのセキュリティを強化します。ただし、ZK-Snarksのセキュリティは信頼できるセットアップフェーズに依存しますが、ZK-Starksは、信頼できるセットアップがないため、より透明で潜在的に安全なアプローチを提供します。

Q：ZK-SnarksとZK-Starksを使用して証明を生成および検証するための計算要件は何ですか？

A：ZK-SnarksとZK-Starksの計算要件はさまざまです。 Zk-snarksは通常、検証にはより少ない計算能力が必要ですが、証明生成にはより多くの計算能力が必要です。一方、ZK-Starksは、検証のためにより多くの計算能力を必要としますが、より大きな計算をより効率的に処理できます。