zk-SNARK とは何ですか?また、プライベート トランザクションをどのように可能にするのですか?

ブロックチェーン技術における zk-SNARK を理解する

1. zk-SNARK は、Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge の略で、一方の当事者が追加情報を明らかにすることなく発言の真実性を証明できる暗号証明システムです。このメカニズムは、プライバシーと検証の両方が重要なブロックチェーン ネットワークで特に強力です。

2. zk-SNARKs の背後にある中心的な考え方はゼロ知識証明です。証明者は、秘密そのものを開示することなく、秘密 (秘密鍵やトランザクションの詳細など) を知っていると検証者に納得させることができます。これにより、システムの完全性に対する信頼を維持しながら、データの機密性が確保されます。

3. これらの証明は簡潔です。つまり、基礎となる計算が複雑であっても、検証に必要な計算リソースは最小限で済みます。この効率性により、ブロックスペースが限られており、高いスループットが要求される分散型ネットワークに適しています。

4. zk-SNARK は非対話型です。つまり、証明者と検証者の間でやり取りを行わずに証明を生成および検証できます。このプロパティは、イーサリアムや Zcash などの公開台帳内のスケーラビリティと使いやすさを強化します。

5. zk-SNARK が機能するには、初期パラメータが作成される信頼できるセットアップ フェーズに依存します。この設定が侵害されると、偽の証明が受け入れられる可能性があります。ただし、最新の実装では、集中化や汚職のリスクを最小限に抑えるために、複数の当事者による儀式が使用されています。

zk-SNARK がプライベート トランザクションを可能にする仕組み

1. 従来のブロックチェーントランザクションでは、送信者、受信者、および金額がすべての参加者に表示されます。この透明性は、財務上のプライバシーに対するユーザーの期待と矛盾します。 zk-SNARK を使用すると、ネットワークによって検証されながら、トランザクションの詳細を非表示のままにすることができます。

2. ユーザーは、アカウント残高や関係する住所を公開することなく、十分な資金があること、取引がコンセンサスルールに従っていること、署名が有効であることを証明する zk-SNARK 証明を生成できます。

3.これは、トランザクションが正確さに関して完全に監査可能であっても、ユーザーの経済的行動は機密のままであることを意味します。 Zcash のようなネットワークは、シールドされたトランザクション用に zk-SNARK を最初に実装し、オプションのプライバシー層を提供しました。

4. これらの証明をトランザクション データに埋め込むことで、ノードは平文入力にアクセスせずに転送を検証できます。ブロックチェーンは、その不変性とセキュリティを維持しながら、強力なプライバシー保証を追加します。

5. 証明のサイズが小さいため、ブロックの重みが大幅に増加することはなく、暗号化の複雑さが追加されたにもかかわらず、ネットワークのパフォーマンスが維持されます。

トランザクションのプライバシーを超えたアプリケーション

1. zk-SNARK は現在、zk-Rollups などのレイヤー 2 スケーリング ソリューションで使用されており、数千のトランザクションがオフチェーンにバンドルされ、メイン チェーンに送信された単一の SNARK 証明によって正しいことが証明されます。

2. スマート コントラクト プラットフォームは、zk-SNARK を活用してプライベート コンピューティングを可能にします。ユーザーは入力データを明らかにすることなくコントラクトを操作できるため、機密 DeFi アプリケーションへの扉が開きます。

3. アイデンティティ システムは、Web3 エコシステムにおける自己主権アイデンティティの原則に沿って、個人文書を公開することなく属性 (年齢や市民権など) を検証するために zk-SNARK を利用します。

4.分散型取引所は、取引注文とポートフォリオのポジションを隠し、フロントランニングを防ぎ、トレーダーの公平性を高めるために zk-SNARK を検討しています。

5. ツールの改善に伴い、開発者は、独自のアプリケーション ロジックに合わせた zk-SNARK プルーフを生成するためのカスタム回路を設計するために、Circom や ZoKrates などのドメイン固有言語を作成しています。

実装における課題と考慮事項

1. 信頼できる設定は依然として懸念事項です。マルチパーティの計算によって軽減されるとはいえ、儀式に欠陥があると、システム全体のセキュリティ モデルが損なわれる可能性があります。

2. zk-SNARK 証明の生成には、かなりの計算能力と専門知識が必要であり、平均的なユーザーや小規模な開発チームにとっては参入障壁となります。

3. zk-SNARK ベースのシステムのデバッグと監査は、基礎となる数学と回路設計が不透明であるため困難であり、検出されない脆弱性のリスクが増加します。

4. プライバシー保護技術に対する規制の監視が強化されており、一部の法域では違法行為への悪用の可能性について懸念を表明しており、コンプライアンスの課題につながっています。

5. 各ネットワークが個別の証明スキームまたはパラメーター セットを使用し、シームレスな資産とデータの転送を妨げる可能性があるため、異なる zk 対応チェーン間の相互運用性は依然として制限されています。

よくある質問

zk-SNARK と zk-STARK の違いは何ですか? zk-STARK は、透過的なランダム性に依存することで信頼できるセットアップの必要性を排除し、量子攻撃に対する優れた耐性を提供します。ただし、zk-STARK の証明は、簡潔な zk-SNARK に比べて規模が大きく、検証にコストがかかります。

zk-SNARK は Bitcoin で使用できますか? Bitcoin のベース レイヤに直接統合することは、スクリプトの制限により現実的ではありません。ただし、Bitcoin 上に構築されたサイドチェーンまたはレイヤー 2 プロトコルは、プライバシーとスケーラビリティを強化するために zk-SNARK を採用する可能性があります。

zk-SNARKを使用したトランザクションは完全に匿名ですか?完全な匿名性ではなく、強力な匿名性を提供します。トランザクションの内容は隠されていますが、タイミングやトランザクション頻度などのメタデータは、ユーザーの行動を推測するために分析される可能性があります。

すべてのノードはブロックチェーン内の zk-SNARK 証明を検証しますか?はい、すべてのフル ノードがプライベート トランザクションに添付された暗号証明を検証します。検証プロセスは高速かつ決定的であり、基礎となる個人データへのアクセスを必要とせずにコンセンサスを確保します。