SNARK’lar ve STARK’lar, blockchain ve özellikle Ethereum’daki ölçeklenebilirlik sorunu, ekosistemde her yerde bulunan bu iki aktörün ortaya çıkmasına neden oluyor. Blockchain’deki neredeyse her proje şu veya bu şekilde bir tür kanıt sistemine dayandığı için bunları her yerde bulabilirsiniz. Ayrıca, eğer alana yeniyseniz ve kavram ve fikirlerle güncel kalmayı planlıyorsanız, alanın büyümesi durmadığı için oldukça hızlı bir şekilde yoğun bir stres hissi ortaya çıkacaktır.
SNARK’lar ve STARK’lar
ZK-SNARK’lar, Sıfır Bilgi Özlü Etkileşimsiz Bilgi Argümanları’nın kısaltması olup, gerçek verileri açıklamadan bilginin gerçekliğini doğrulamak amacıyla sıfır bilgi kanıtları oluşturmak için tasarlanmış bir şifreleme protokolüdür.
Kısaltma, aşağıdaki temel nitelikleri yansıtır:
Sıfır Bilgi : Bu, doğrulayıcının ifade hakkında doğruluğu veya yanlışlığı dışında hiçbir bilgi elde edemediği anlamına gelir.
Kısa ve öz : ZK — SNARK kanıtları Bob’un hızlı bir şekilde doğrulama yapmasına yetecek kadar kompakttır.
Etkileşimli Değil : Kanıtlayıcılar ve doğrulayıcılar arasında birden fazla mesaj alışverişini gerektiren önceki sıfır bilgi kanıt sistemlerinden farklı olarak, SNARK’lar etkileşimli değildir ve yalnızca ilk kanıt gönderimini gerektirir.
Tartışma : SNARK, sıkı kriterleri karşılayan “hesaplama açısından sağlam” bir ifadedir ve sahtekarlık kanıtları oluşturmayı son derece zorlaştırır.
Bilgi : SNARK tabanlı kanıtlar, temel verilere veya tanığa erişimle oluşturulamaz, bu da hassas bilgilerin gizliliğini sağlar.
ZK-SNARK protokolü genellikle iki önemli katılımcıyı içerir:
iddiada bulunan taraf olan kanıtlayıcı ve
kanıtlayıcının iddiasının geçerliliğini doğrulamaktan sorumlu olan doğrulayıcı .
İddiada atıfta bulunulan bilgiye genellikle “tanık” adı verilir. Alice, bu hassas bilgiyi ifşa etmeden iddianın doğruluğunu göstermek için ZK-SNARK mekanizmasını kullanarak Bob’u iddianın doğruluğu konusunda ikna edecek bir kanıt üretir.
ZK-SNARK’ların pratik bir uygulaması kimlik doğrulama alanında görülebilir. Örneğin bir kişi, pasaport numarası gibi kişisel ayrıntıları açıklamadan Avrupa vatandaşı olarak statüsünü iddia edebilir.
Öte yandan, Sıfır Bilgi Ölçeklenebilir Şeffaf Bilgi Argümanı’nın kısaltması olan ZK-STARK’lar, ZK-SNARK’larla ortak bir hedefi paylaşıyor; çünkü beyanın kendisiyle ilgili herhangi bir ayrıntıyı açıklamadan bir beyanın gerçekliğini doğrulamak için bir araç sağlıyor. .
Sadece küçük farklılıklar dışında STARK’lar, SNARK’larla aynı özelliklerin çoğunu sergiler. STARK tabanlı geçerlilik kanıtları, doğrulayıcıdan gizlenen gizli bilgiler kullanılarak oluşturulur. Benzer şekilde, STARK’lar, işlem girdilerini gizli tutarken işlemlerin doğruluğunu doğrulamak için kullanılabilir.
Peki iki kavram arasındaki en büyük fark nedir? ZK-STARK’ları diğerlerinden ayıran temel fark, ölçeklenebilir ve şeffaf özelliklerinde yatmaktadır:
ZK-STARK, Ortak Referans Dizesi (CRS) içeren güvenilir bir kuruluma ihtiyaç duymadan çalıştığı için şeffaf olarak adlandırılmaktadır. Bunun yerine STARK protokolleri, kanıtlayıcılar ve doğrulayıcılar arasında etkileşim kurmak için kamuya açık olarak doğrulanabilir rastgelelikten yararlanır.
ZK-STARK’ların ölçeklenebilirliği dikkate değer bir özelliktir; çünkü hem kanıtlama hem de doğrulamanın karmaşıklığı, ilgili hesaplama karmaşıklığına bağlı olarak neredeyse doğrusal olarak ölçeklenir. Buna karşılık ZK-SNARK’lar, temel hesaplamaya ilişkin kanıtlama ve doğrulama karmaşıklığının doğrusal ölçeklendirilmesini sergiler.
Pratik anlamda bu, ZK-SNARK’ların kapsamlı hesaplama görevleriyle uğraşırken kanıtların oluşturulması ve doğrulanması için daha fazla zaman talep ettiği anlamına gelir. Sonuç olarak, ZK-STARK’lar önemli miktarda işlem gerçekleştiren uygulamalar için daha uygundur.
Polinom taahhütleri
SNARK’lar ve STARK’lar gibi sıfır bilgi algoritmalarını araştırırken her zaman temel bir şifreleme kavramıyla karşılaşılır: polinom taahhütleri.
Taahhüt, orijinal mesaja iki kritik yolla güvenli bir şekilde bağlanan bir kamu değeridir; bunlar hesaplama bağlama ve gizlemedir:
Taahhüdü oluşturmaktan sorumlu olan taahhütçü, mesajın gizli kalmasını sağlarken bunu mesaja bağlar.
Taahhüt eden kişi eninde sonunda bu taahhüdünü açıklamalı ve mesajı doğrulayıcıya iletmeli, böylece doğrulayıcının taahhüt ile mesaj arasındaki uygunluğu teyit etmesine olanak tanımalıdır.
Polinom taahhütleri bağlamında, P olarak gösterilen belirli bir polinoma bağlılık olarak görülebilir. Taahhüt eden, polinomun belirli bir z noktasındaki değerinin P(z) = a denklemini karşıladığını gösterme yeteneğine sahiptir. , bunların tümü gerçek P polinomunu açıklamadan. Polinom taahhütlerinin uygulanması için çeşitli şemalar mevcuttur; bunların arasında KZG (eşleşmelere ve eliptik eğrilere dayalı) ve FRI’yi (hash fonksiyonlarına dayalı) vurguluyoruz.
Geniş anlamda, KZG şemasının benzersiz özellikleri nedeniyle kısa ve öz olma konusunda üstün olduğu iddia edilebilir. Hem kanıt boyutu hem de doğrulama süresi, O(1)’in sabit karmaşıklığını korur. Bu, devrenin boyutu büyüdükçe kanıtın boyutunda buna karşılık gelen bir artış olmadığı anlamına gelir.
Öte yandan FRI bağlamında kanıt boyutu devrenin ölçeğiyle karmaşık bir şekilde bağlantılıdır. Devrenin ölçeği büyüdükçe kanıt boyutu da artar. Kesin olmak gerekirse, hem kanıt hem de doğrulama süreleri bir O(log^2(d)) karmaşıklığını takip eder; burada ‘d’, devrenin boyutunu temsil eder.
Ancak güvenlik hususları dikkate alındığında KZG şeması, FRI ile karşılaştırıldığında bir miktar zayıflık sergiliyor. Bu zayıflık, KZG şemasında potansiyel güvenlik açıklarına neden olabilecek üçüncü taraf güvenilir bir kurulum gerekliliğinden kaynaklanmaktadır.
SNARK’lar: artıları ve eksileri
ZK — SNARK’ları kullanmanın üç temel avantajı vardır: yüksek verim, kompakt geçerlilik kanıt boyutları ve gelişmiş güvenlik.
ZK-SNARK’lar, Ethereum‘un temel katmanındaki hesaplama yüklerini azaltarak verimi önemli ölçüde artırır. ZK-SNARK’lar tarafından desteklenen toplamalar, saniye başına işlem sayısını (TPS) binlere çıkarabilir. Ayrıca ZK-SNARK’ların boyutu genellikle doğruladıkları işlem verilerinden çok daha küçüktür. Bu azalma, temel blok zincirlerindeki tıkanıklığı hafifleterek daha uygun fiyatlı gas ücretleri ve işlemlerin hızlandırılmasına yol açıyor.
SNARK kanıtlarının küçük boyutu, bunların ana zincirde doğrulanmasını kolaylaştırır. Ethereum’da bu, zincir dışı işlemlerin doğrulanması için gas ücretlerinin düşürülmesi ve sonuçta son kullanıcılar için toplama maliyetlerinin düşürülmesi anlamına geliyor.
ZK toplamaları, özellikle ZK-SNARK’larda bulunan son teknoloji ürünü kriptografik güvenlik mekanizmalarının konuşlandırılması nedeniyle, yüksek güvenlik konusunda bir üne sahiptir.
ZK-SNARK kanıtları, hesaplama açısından sağlam bir çerçeveye bağlı kalarak doğrulayıcıları aldatmayı ve kötü niyetli faaliyetlerde bulunmayı son derece zorlaştırır. Ek olarak, ZK-SNARK’ların etkileşimli olmaması, kanıtların herhangi bir tarafça güvenilir bir şekilde doğrulanabilmesini sağlayarak güvenlik profillerini daha da güçlendirir.
Öte yandan, ZK-SNARK’ların kullanımıyla ilgili üç temel dezavantaj daha vurgulanabilir: güvenilir bir kurulum gerekliliği, kuantum hesaplama saldırılarına karşı güvenlik açığı ve özel donanıma bağımlılık.
ZK-SNARK protokolünün uygulanması, genel parametreler olarak da adlandırılan bir Evrensel Ortak Referans Dizesi’nin (CRS) oluşturulmasını gerektirir. Bu genel parametreler, kanıtlayıcılar ve doğrulayıcılar arasında güvenli iletişimi kolaylaştırır. Ancak kötü niyetli aktörler genel parametrelere erişim kazanırsa sahte geçerlilik kanıtları üretebilirler. Bazı projeler, genel parametrelerin oluşturulmasına çeşitli kişilerin dahil edildiği çok taraflı hesaplama (MPC) kullanarak bu sorunu çözmeye çalışmaktadır. Bununla birlikte, bu yaklaşım kullanıcıların ilgili tarafların dürüstlüğüne güvenmelerini gerektirir. Blockchain teknolojisi güvenilir otoritelere olan bağımlılığı azaltmayı amaçladığı için bu durum bir zorluk teşkil ediyor.
ZK-SNARK, geçerlilik kanıtlarının üretiminde kullanılan bilgileri şifrelemek için Eliptik Eğri Şifrelemesi’ne (ECC) güvenir. ECC şu anda makul düzeyde bir güvenlik sunarken, kuantum hesaplamadaki gelişmeler güvenlik modeli için potansiyel bir tehdit oluşturuyor.
ZK-SNARK’larla geçerlilik kanıtları oluşturmak, hesaplama açısından yoğun bir süreçtir ve kanıtlayıcıların özel donanıma yatırım yapmasını gerektirir. Bu makinelerin sınırlı erişilebilirliği göz önüne alındığında, ZK-SNARK kanıtlama sürecinin merkezileştirilmesiyle ilgili endişeler ortaya çıkıyor, çünkü yalnızca seçilmiş birkaç kişi bu tür donanımları karşılayabiliyor.
STARKS: artıları ve eksileri
ZK-STARK’ların kullanımıyla ilgili dört temel avantaj bulunur: güvenilir bir kuruluma ihtiyaç duyulmaması, ölçeklenebilirlik, maksimum verim elde etme kapasitesi ve sağlam güvenlik garantileri.
ZK-STARK’lar güvenilir bir kuruluma ihtiyaç duymadan, bunun yerine genel rastgeleliğe güvenerek çalışır. Güven varsayımlarına olan bu azalan bağımlılık, STARK tabanlı protokollerin güvenliğini artırır ve kullanıcıların harici varlıklara güvenme ihtiyacını azaltır.
STARK’lar, SNARK’larla karşılaştırıldığında dikkate değer ölçeklenebilirlik avantajları sergiler. Özellikle ZK-STARK’lar, temeldeki hesaplamaların karmaşıklığı katlanarak artsa bile daha hızlı hesaplamaya ve uygun ölçekte doğrulamaya olanak tanıyor.
SNARK’lara benzer şekilde STARK’lar, güvenli ve doğrulanabilir zincir dışı hesaplamayı kolaylaştırarak blok zincirlerin ölçeklenebilirliğine katkıda bulunur. Tek bir STARK kanıtı L1 zincirine gönderildiğinde, ana zincir dışında yürütülen binlerce işlemin bütünlüğünü doğrulayabilir. Sonuç olarak, önde gelen birçok ZK toplama projesi, zincir dışı hesaplamaların güvenilirliğini sağlamak için ZK-STARK’ları kullanıyor.
ZK-STARK’lar, ZK-SNARK’larda kullanılan eliptik eğri şemalarının aksine, şifreleme için çarpışmaya dayanıklı karmalar kullanır. Bu şifreleme seçiminin olası kuantum bilişim saldırılarına karşı dirençli olduğu ve SNARK’larda kullanılan eliptik eğrilerle karşılaştırıldığında ZK-STARK’ların güvenliğini artırdığı kabul ediliyor.
Dezavantajları arasında esas olarak iki tanesi öne çıkarılabilir: daha büyük prova boyutları ve daha düşük benimsenme.
Daha hızlı prova sağlama avantajına rağmen STARK’lar, SNARK’lara dayalı provalarla karşılaştırıldığında daha büyük prova boyutları üretme dezavantajına sahiptir. Bu artan boyut, Ethereum’da STARK kanıtlarını doğrulamak için daha yüksek gas ücretleri ile sonuçlanır ve bunların kullanımı daha maliyetli hale gelir.
SNARK’lar, blockchain sistemlerinde sıfır bilgi teknolojisinin öncü pratik uygulamasıydı ve onlara daha büyük bir pazar payı sağlıyordu. ZK toplama çözümlerinin çoğunluğu ZK-SNARK’lardan yararlanır ve SNARK tabanlı ZK kanıtlarına yönelik ekosistem ve araçlar daha kapsamlıdır.
ZK-STARK’lar Ethereum Vakfı gibi etkili kuruluşlardan da destek alsa da aynı düzeyde benimsenmeyi başaramadılar. Sonuç olarak geliştiriciler, STARK’larla ZK projeleri oluşturmak için daha az kaynak, destek ve araçla karşılaşabilir.
Günün sonunda
Sıfır bilgi kanıtlarının, özellikle ZK-SNARK’ların ve ZK-STARK’ların evrimi, gizliliğin korunması ve ölçeklenebilirlik teknolojilerinde önemli bir kilometre taşı oldu. ZK toplamalarının artan şekilde benimsenmesinin gösterdiği gibi, bu kriptografik tekniklerin Ethereum gibi blockchain platformlarının ölçeklenebilirliğini ilerletmede önemli bir rol oynamaya hazır olduğu açıktır.
Verimliliği ve kompaktlığıyla bilinen ZK-SNARK’lar, kriptografik güvenlik ve hesaplama verimliliğinin etkileyici bir karışımını sunar. Hassas verileri ifşa etmeden işlemlerin geçerliliğini kısa ve öz bir şekilde kanıtlama yetenekleri, onları özellikle DeFi alanında çeşitli uygulamalar için zaten tercih edilen bir seçim haline getirdi.
Öte yandan ZK-STARK’lar şeffaflıkları ve kuantum dirençleriyle ilgi çekici bir alternatif sunuyor. ZK-SNARK’lara kıyasla daha fazla hesaplama kaynağı gerektirseler de, blockchain teknolojisinin uzun vadeli güvenlik endişelerini giderme potansiyelleri göz ardı edilemez. ZK-STARK’lar, kuantum bilişimdeki ilerlemelere rağmen gizlilik ve ölçeklenebilirlik için sağlam bir temel vaat ediyor.
Ölçeklenebilirlik sorununda hem ZK-SNARK’ların hem de ZK-STARK’ların öne çıkan bir rol oynayacağı açıktır. Aralarındaki seçim, belirli kullanım durumlarına, değiş tokuşlara ve gelişen güvenlik gereksinimlerine bağlı olacaktır. Ek olarak, özyinelemeli SNARK’ların ortaya çıkışı, ölçeklenebilirlik çözümlerinin araç setine daha da katkıda bulunarak araştırma ve geliştirme için yeni yollar sunar.
