영지식 증명(zk-SNARK 대 zk-STARK)이란 무엇입니까?

블록체인의 영지식 증명 이해

영지식 증명(ZKP)은 한 당사자가 기본 데이터를 공개하지 않고 진술의 유효성을 증명할 수 있는 암호화 프로토콜입니다. 블록체인 생태계에서 ZKP는 개인 정보 보호, 확장성 및 검증 효율성을 향상시키기 위한 기본 도구 역할을 합니다. 이를 통해 노드는 보낸 사람 주소, 받는 사람 세부 정보 또는 금액에 액세스하지 않고도 거래 정확성을 확인할 수 있습니다. 이 속성은 투명성이 사용자 기밀성과 충돌하는 공개 원장에서 특히 중요합니다.

두 가지 주요 구현이 현재 인프라를 지배하고 있습니다: zk-SNARK 및 zk-STARK. 둘 다 영지식, 완전성 및 건전성 요구 사항을 충족하지만 설계 철학, 신뢰 가정 및 계산 동작에서 크게 다릅니다. 이들의 채택은 Ethereum 및 Starknet과 같은 주요 네트워크 전반의 레이어 2 아키텍처, 롤업 전략 및 온체인 검증 비용에 영향을 미칩니다.

zk-SNARK: 간결한 비대화형 지식 논증

1. 독성 폐기물로 알려진 암호화 매개변수를 생성하는 여러 참가자가 참여하는 신뢰할 수 있는 설정 행사에 의존합니다.

2. 타원 곡선 암호화 및 페어링 기반 수학을 사용하므로 증명 크기가 매우 작아지며 대개 300바이트 미만입니다.

3. 검증 시간은 계산 복잡성에 관계없이 일정하게 유지되므로 스마트 계약과 같은 제한된 환경에 이상적입니다.

4. 증명 생성 전에 회로를 R1CS 형식으로 전처리해야 하므로 동적 논리의 유연성이 제한됩니다.

5. 실제 배포에서는 다자간 계산을 통해 이를 완화하지만 신뢰할 수 있는 설정이 위반되면 손상되기 쉽습니다.

zk-STARK: 확장 가능하고 투명한 지식 논증

1. 충돌 방지 해시 기능과 Fiat-Shamir 휴리스틱을 사용하여 신뢰할 수 있는 설정이 필요하지 않습니다.

2. 공개 데이터에서 파생된 투명한 무작위성을 사용하여 감사 가능성을 높이고 중앙 집중화 위험을 줄입니다.

3. 일반적으로 수십 킬로바이트에 달하는 더 큰 증거를 생성하여 Ethereum L1의 통화 데이터 수수료를 증가시킵니다.

4. 수론적 가정이 아닌 대칭 암호화에 의존하므로 사후 양자 보안을 제공합니다.

5. 보다 자연스럽게 재귀적 구성을 지원하여 기하급수적인 오버헤드 없이 복잡한 중첩 검증을 가능하게 합니다.

생산 시스템의 성능 절충

1. zk-SNARK는 개인 정보 보호 DeFi 스왑 및 신원 증명과 같이 최소한의 온체인 공간을 우선시하는 애플리케이션에서 지배적입니다.

2. zk-STARK는 StarkEx 및 Starknet과 같은 처리량이 높은 롤업을 지원합니다. 여기서 계산 무결성은 검증기 제약 조건과 독립적으로 확장되어야 합니다.

3. 가스 비용 모델은 크게 다릅니다. SNARK 검증은 증명당 ~200,000가스를 소비하는 반면, STARK 검증은 필드 크기 및 재귀 깊이에 따라 500,000가스를 초과할 수 있습니다.

4. 컴파일 도구는 다양합니다. Circom과 SnarkJS는 SNARK 워크플로를 지원하는 반면 Cairo와 Warp는 STARK 호환 실행 환경을 대상으로 합니다.

5. 하드웨어 가속 노력은 STARK 증명자를 위한 FPGA 오프로딩에 중점을 두는 반면, SNARK 최적화는 GPU 기반 증명 클러스터에 중점을 둡니다.

자주 묻는 질문

Q: zk-SNARK는 회로 변경 시마다 새로운 신뢰할 수 있는 설정이 필요합니까? 예. 모든 회로에 대해 단일 설정을 사용하는 PLONK와 같은 범용 설정 체계를 사용하지 않는 한 제약 조건 시스템을 수정하려면 새로운 신뢰할 수 있는 설정이 필요합니다.

Q: zk-STARK는 임의의 스마트 계약 논리를 직접 확인할 수 있나요? 아니요. AIR(대수적 중간 표현)로 표현된 계산을 확인하므로 증명 생성 전에 Cairo와 같은 도메인별 언어를 통한 번역이 필요합니다.

Q: 일부 프로토콜이 zk-SNARK와 zk-STARK를 모두 결합하는 이유는 무엇입니까? 하이브리드 접근 방식은 기본 계층 무결성을 위해 STARK를 사용하고 간결한 최종 검증을 위해 SNARK를 사용하여 계층화된 아키텍처에서 STARK의 투명성과 SNARK의 컴팩트함을 활용합니다.

Q: 이러한 ZKP 유형 간에 전환할 때 합의 수준에 영향이 있습니까? 예. 증명 시스템을 변경하려면 하드포크나 업그레이드 가능한 검증자 계약이 필요한 경우가 많으며, 이는 전체 노드와 라이트 클라이언트 전반의 거버넌스 타임라인과 클라이언트 호환성에 영향을 미칩니다.