zk-SNARKs'ın Tarihi, Uygulamaları ve Prensipleri

Bir, zk-SNARKs'in gelişim süreci

Modern zk-SNARKs sistemi, 1985 yılında Goldwasser, Micali ve Rackoff tarafından yayımlanan bir makaleden kaynaklanmaktadır. Bu makalede, etkileşimli sistemlerde, bir ifadenin doğruluğunu kanıtlamak için gereken bilgi miktarının çoklu etkileşimler yoluyla nasıl değiş tokuş edileceği ele alınmıştır. Eğer sıfır bilgi değişimi gerçekleştirilebilirse, buna sıfır bilgi kanıtı denir. Bu etkileşimli sistemin olasılıkla doğru olma sorunu vardır, bu nedenle daha sonra tamlık özelliklerine sahip etkileşimsiz sistemler geliştirilmiştir.

Erken dönem zk-SNARKs sistemlerinin verimliliği ve kullanılabilirliği düşük olup, esasen teorik düzeyde kalmıştır. Son 10 yılda, kriptografinin kripto para alanındaki yükselişi ile birlikte, zk-SNARKs giderek önemli bir araştırma yönü haline gelmiştir. Bu bağlamda, genel, etkileşimsiz ve sınırlı kanıt boyutuna sahip protokollerin keşfi kritik öneme sahiptir.

zk-SNARKs'ın önemli atılımları şunlardır:

• 2010 yılında Groth tarafından önerilen kısa eşleme etkileşimsiz sıfır bilgi kanıtı, zk-SNARKs için teorik bir temel oluşturmuştur.
• 2013 yılında Pinocchio protokolü, kanıt ve doğrulama süresini sıkıştırdı
• 2016 yılında Groth16 algoritması, kanıt boyutunu küçültmüş ve doğrulama verimliliğini artırmıştır.
• 2017'de Bulletproofs algoritması, kısa ve etkileşimsiz zk-SNARKs'ı gerçekleştirdi.
• 2018 yılında zk-STARKs protokolü, güvenilir bir kurulum gerektirmiyor

Ayrıca, PLONK, Halo2 gibi önemli gelişmeler de var, zk-SNARKs üzerinde iyileştirmeler yapıldı.

İki, zk-SNARKs'in Ana Uygulamaları

zk-SNARKs'in en yaygın iki uygulaması gizlilik koruma ve ölçeklenmedir.

Gizlilik işlemleri açısından, temsilci projeler şunlardır:

• Zcash: İşlem gizliliği sağlamak için zk-SNARKs kullanır
• Monero: Bulletproof algoritmasını kullanıyor
• Tornado Cash: Ethereum tabanlı karıştırıcı havuzu

Ölçeklenebilirlik açısından, başlıca ZK Rollup teknolojisiyle kendini göstermektedir:

• Mina gibi bir katman 1 ağında gerçekleştirilebilir.
• Daha fazlası ikinci katman ağında, yani ZK Rollup'ta gerçekleştiriliyor.

ZK Rollup'ın temel olarak iki tür rolü vardır: Sequencer işlemleri paketlemekten sorumludur, Aggregator ise işlemleri birleştirip kanıt oluşturur.

Şu anda piyasada rekabetçi ZK Rollup projeleri arasında StarkNet, zkSync, Aztec Connect, Polygon Hermez/Miden, Loopring, Scroll gibi projeler bulunmaktadır. Bu projeler, teknik yol haritalarında esasen SNARK ve STARK arasında bir seçim yapmaktadır ve EVM desteği seviyeleri de önemli bir faktördür.

EVM uyumluluğu önemli bir meseledir. Projeler genellikle ZK sistemleri ile EVM uyumluluğu arasında bir denge kurar veya her ikisini de dikkate alacak yeni bir sanal makine tasarlar. Son zamanlarda EVM uyumluluğunda büyük ilerlemeler kaydedildi, bu da ZK ekosisteminin gelişimini etkileyecektir.

Üçüncü Bölüm, ZK-SNARKların Temel Prensibi

ZK-SNARK, "zk-SNARKs" ifadesinin kısaltmasıdır. Aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• zk-SNARKs: Ek bilgi sızıntısı olmadan
• Kısa: Doğrulama süreci kısadır
• Etkileşim yok: Birden fazla etkileşime gerek yok
• Güvenilirlik: Sınırlı hesaplama gücüne sahip bir kanıtlayıcı sahtecilik yapamaz
• Bilgilendirici: Kanıtlayıcı, geçerli bilgiyi bilmelidir.

Groth16 örneğinde, ZK-SNARK'ın temel adımları şunlardır:

1. Sorunu devreye dönüştürmek
2. Devre R1CS biçimine dönüştürülür
3. R1CS'nin QAP biçimine dönüştürülmesi
4. Güvenilir ayar parametreleri oluşturma
5. ZK-SNARKs kanıtı oluşturma ve doğrulama

zk-SNARKs, kriptografi ve blok zinciri alanında giderek daha önemli bir rol oynamaktadır, gelişimi ve uygulamaları sürekli olarak takip edilmeye değerdir.