Чому ми повинні зараз звернути увагу на ZKApps?
Піар навколо технології Zero-Knowledge (ZK) в індустрії Blockchain та Web3 триває кілька років і триває до другої половини 2024 року. Як Віталік Бутерін заявлено, “Поки що для досягнення якісної роботи потрібно подальше розвиток і оптимізація, ZK безперечно буде чітким кінцевим результатом протягом 10 років”, ZK безумовно вважається промисловими інсайдерами як перспективна технологія для вирішення трилеми блокчейну, яка включає балансування безпеки, масштабованості та децентралізації без жертвування будь-якою з них.
Перебуваючи на цій хвилі хайпу, багато інвесторів, незалежно від їх технічної експертизи, ймовірно, чули про такі терміни, як SNARK, STARK та KZG, які є технологічно складними областями та досліджуються та розвиваються, зокрема, у спільноті Ethereum. Однак, з погляду споживача, постає неминуче фундаментальне питання: «Я розумію, що ZK - це вражаюча технологія, але коли ми насправді зможемо використовувати крутий продукт, який використовує її? І чи досить технологія зріла, щоб замінити існуючі непов'язані з Web3 рішення?».
Ще кілька років тому відповідь на це питання була б такою: «Ще ні, і ми не знаємо». Як зазначив Віталік, інфраструктури та криптографічних технологій, необхідних для практичного запуску додатків на основі ZK (ZKApps) на стороні клієнта, все ще не вистачало, що ускладнювало його розробку. Однак станом на 2024 рік, незважаючи на те, що ще є багато можливостей для вдосконалення, було досягнуто значного технологічного прогресу, що дозволило вкоренитися потенціалу для комерціалізації ZKApps. Тому тепер нам потрібно змістити фокус на визначення сфер, де технологія ZK дійсно потрібна, і подумати про те, як використовувати її для практичного поліпшення якості нашого життя. З точки зору інвестора, вивчення категорій ZKApps, які будуть широко поширені в майбутньому, також може відкрити нові багатообіцяючі можливості.
У цьому спільному дослідженні ZK, проведеному Presto Research та Ocular VC, ми надаємо огляд та перспективи галузі ZKApp, використовуючи аналіз маркетингових тенденцій та передові технологічні ідеї обох дослідницьких груп. У розділі 2 ми спочатку розглянемо поточний ландшафт впровадження ZK і виділимо, які ZK Infrastructures і ZKApps привертають увагу. Серед них розділ 3 присвячений історії розвитку ZKApps, обговорюючи їх необхідність та практичну користь. У наступному розділі 4 ми розглянемо інвестиційні тенденції та аналіз ончейн-даних у галузі ZK станом на 2024 рік, пояснюючи, чому ZKApps готові стати наступним великим трендом. Нарешті, у розділі 5 ми обговоримо поточні науково-дослідні зусилля та технічні досягнення в інфраструктурах, щоб зробити ZKApps практичним і основним трендом.
Поточне поле прийняття ZK можна класифікувати за багатьма різними критеріями, але тут ми широко розділяємо їх на основі наступного: чи функціонує сервіс як інфраструктура чи як додаток, і чи він надає пріоритет конфіденційності, використовуючи властивість нульового знання, чи надає пріоритет корисності, використовуючи властивість стислості.
Рис. 1: Поточний ландшафт прийняття ZK
Джерело: Ocular VC
Тип 1: Інфраструктура, спрямована на конфіденційність
Послуги в цій категорії передусім спрямовані на вирішення питань конфіденційності в системах ZK, оскільки багато постачальників ZKP все ще можуть мати здатність інспектувати транзакції, що створює ризик витоку чутливих даних. Іншими словами, витік конфіденційності часто відбувається під час процесу, коли клієнти подають свої транзакції постачальнику ZKP для створення доведення ZK. Таким чином, ця інфраструктура, спрямована на конфіденційність, може бути запропонована як через прошарок доводу (детальніше в розділі 5.2), так і через компонент віртуальної машини (VM), щоб підвищити контроль доступу та забезпечити кінцеву конфіденційність даних. Репрезентативними прикладами є Ingonyama, Короткий, і Еспресо.
Тип 2: Інфраструктура, спрямована на використання
Технологія ZK корисна не тільки для збереження конфіденційності, але й для покращення корисності ZKApps. Один з найкращих прикладів використання корисності ZK - це ZK L2 (тобто ZK-rollups). Вже добре відомо, що серед поточних ZK L2 майже немає випадків, які гарантують повну конфіденційність транзакцій. Тим не менш, ланцюжки ZK L2, такі як Тайко, zkSync, Intmax, і Zekoскористатися властивістю лаконічності технології ZK для значного підвищення масштабованості блокчейну шляхом об'єднання валідності тисяч транзакцій в один ZK-доказ та подання його на L1. Ще одним варіантом використання, спрямованим на користувача, є рівень довідкової системи. Рівні довідки - це сутності, які надають обчислювальну потужність для допомоги особам зі слабкими пристроями участі у процесі генерації та перевірки ZKP. Послуги, такі як RiscZero, Cysic, Неподільний, і Вирівняний шарв даний час працюють у цьому просторі.
Тип 3: Приватно орієнтовані додатки
Програми, спрямовані на конфіденційність, часто є випадком використання, який першим приходить на думку, коли ми говоримо про "ZK-застосунки". Послуги у цій категорії в основному є застосунками, які використовують властивість нульового знання технології ZK та надають пріоритет конфіденційності перед іншими властивостями. Ця властивість широко використовується в галузях, які обробляють чутливу особисту інформацію, таку як KYC, верифікація та облікові дані, для захисту конфіденційності клієнтів. Серед помітних проектів, які тривають, варто відзначити zkPass, Люміна, 0xKYCіzkMe. Цей ландшафт також розширюється на такі сфери, як безпечні гаманці та електронні листи, з прикладами, такими як ZKSafe та zkEmail.
Тип 4: Застосунки, спрямовані на корисність
Додатки з фокусом на корисність в основному працюють на основі ZK L2s. Наразі цей простір переважно зайнятий додатками, пов'язаними з DeFi, такими як DEXs та платформи для позики. Хоча ZK L2s не гарантують конфіденційності, ці додатки використовують корисність ZK L2s, щоб пропонувати швидку та недорогу обробку транзакцій, що є критично в секторі DeFi. До значущих застосунків, які в даний час працюють, входять zkFinance, ZKX, zkEra Finance, zkLendіeZKalibur.
Докази нульового знання (ZKP) стали перетворювальною технологією в галузі блокчейну, пропонуючи революційні досягнення в галузі приватності та масштабованості. Виникли з криптографічних досліджень, ZKP перетворилися з теоретичних концепцій в практичні застосування ZKApps, значно формуючи ландшафт децентралізованої фінансової (DeFi), кібербезпеки та інших галузей.
Генезис ZKPs
Концепцію ZKPs вперше було представлено в 1985 році Шафі Голдвассером, Сильвіо Мікалі і Чарльзом Ракоффом. Спочатку це був теоретичний прорив в криптографії, який демонстрував можливість довести володіння певними знаннями без розкриття самого знання. ZKP особливо корисні в аутентифікаційних системах, де використовуються паролі, оскільки вони дозволяють перевірку без розкриття їх. Значною мірою, компанії, що надають інфраструктуру для вебу, такі як Cloudflare, прийняли механізми ZKP для безпечної верифікації веб-сайтів з використанням апаратного забезпечення постачальника.
Перехід до технології блокчейн
Інтеграція ZKPs у технологію блокчейну позначила поворотний момент у її еволюції. Одним з перших прихильників був Zcash, який ввів концепцію ZK у свою платіжну систему, щоб забезпечити приватність транзакцій з кінця в кінець. ZKPs дозволяють перевіряти транзакції (тобто, відправник має достатньо монет, і вони не подвійно витрачені) без розголошення відправника, одержувача або суми транзакції. Цей випадок використання підкреслює потенціал для прямої інтеграції ZKPs безпосередньо в блокчейн-платформи, що представляє захоплююче застосування.
Розширення інтеграції ZKP набрало обертів з початковим розгортанням на Ethereum L2-рішень, таких як zkSync і Starknet. Ці платформи використовують ZKP як рішення для масштабування для вирішення низьких ставок TPS, які є поширеним вузьким місцем у блокчейн-системах. Успішне впровадження ZKP у цих контекстах стимулювало подальший інтерес до розробки більш практичних додатків, які використовують існуючу інфраструктуру, підвищуючи як конфіденційність, так і ефективність.
Оскільки інфраструктура узгодилася й стала більш зрілою в останні роки, люди починають звертати увагу на ZKApps. Деталі та переваги ZKApps ми обговоримо в наступному розділі.
Якщо коротко ввести з Розділу 2, ми визначаємо ZKApps як додаток, який використовує ZKPs та ZK Інфраструктури для генерації транзакцій, які в першу чергу спрямовані на 1) збереження конфіденційності користувача та/або 2) підвищення ефективності.
Зосереджуючись на приватності, програми, які віддають перевагу не зберігати свої транзакційні дані (тобто процедури KYC, генетичне тестування та конфіденційні особисті дані) на публічних ланцюгах, представляють переконливі випадки використання. Використовуючи ZKPs, ці дані можуть бути безпечно збережені в локальній базі даних без розголошення громадськості, але можуть бути підтверджені (наприклад, довести, що кровна група Аліси - В, довести, що Бобу більше 20 років) глобально. Цей підхід особливо вигідний для додатків, які стосуються приватності, де також потрібна відповідальність та прозорість. Проекти, які працюють над цією темою, включають zkPass, nuAuth, та BioSnark.
Бутан, невелика азійська країна, розташована між Індією та Китаєм, є відмінним прикладом. Країна булавикористовуючи ZKPsнаціональний для побудови їх інфраструктури цифрової ідентифікації в останні роки. Цей підхід полегшує уряду управління даними, забезпечуючи їх перевірку за кордоном без конфліктів з регуляціями конфіденційності даних інших країн.
Цікаво, що це використання ZKPs може бути подальше впроваджено в системи кредитів та контролю за ідентичністю, що сприяє міжнародному співробітництву та довірі до спільних цифрових послуг. Наприклад, кредити в USDT можуть використовувати ZKPs для захисту та підтвердження позик поза ланцюжком. Такий підхід може подальше сприяти випуску не заставних кредитів на ланцюжку за допомогою стабільних монет. Такі застосування ZKPs можуть революціонізувати спосіб оцінки кредитів та видачі позик, підвищуючи безпеку та довіру, розширюючи доступ до фінансових послуг.
Все ще є деякі недостатньо вивчені сфери, такі як GambleFi, де цей підхід може бути особливо корисним. ZKP забезпечують чесні та стійкі до шахрайства азартні ігри, криптографічно перевіряючи результати та дії без розкриття вихідних даних. Прикладом може бути створення пулів ставок, де внески та виграші користувачів зберігаються анонімно, але загальний розмір пулу та розподіл можна перевірити. Сподіваємося, що ці переваги можуть залучити більше користувачів до GambleFi, зміцнивши довіру та пропонуючи більш приватний і масштабований досвід азартних ігор.
Використання ZKP, звичайно, не обмежується цими прикладами. Поза згаданими випадками використання, ZKP може бути введений у соціальних мережах для захисту анонімності творців контенту, і найкращі геймери, які не хочуть ділитися своїми стратегіями швидкого проходження, також можуть привітати прийняття цієї технології. Таким чином, нинішні дослідження досліджують, як ZKP може пропонувати більш продвинуті послуги в різних сферах нашого повсякденного життя порівняно з існуючими методами, і в майбутньому будуть виявлені ще більше випадків використання.
У цьому розділі ми надаємо аналіз на основі даних про те, чому основний тренд у галузі ZK змінюється з інфраструктури на додатки. У розділі 4.1 ми досліджуємо, чому ZKApps - наступний перспективний тренд, заснований на інвестиційних тенденціях 2024 року. А в розділі 4.2 ми розглядаємо, як попит клієнтів на реальні ZKApps збільшився, використовуючи on-chain дані в якості доказу.
При вивченні історії інвестицій в галузі ZK очевидно, що найбільші інвестиції були спрямовані на ZK інфраструктури (тобто ZK L1/L2s, апаратне прискорення), включаючи проекти, такі як zkSync, Starknet, Aleo та Cysics. Сукупні інвестиції в цей ринок перевищили 1 мільярд доларів, багато проектів готуються до запуску продуктів у наступних кварталах. Цей тренд продовжується і в 2024 році, про що свідчить стійка продуктивність топ-5 угод з приватних ресурсів, пов'язаних з ZK (рис. 2), чотири з яких отримали інвестиції, що перевищують 15 мільйонів доларів. Неоднозначно, чотири з п'яти найбільших угод були пов'язані з верифікаторами, в той час як одна була пов'язана з рішеннями L2.
Чому прошарок доводу отримує так багато уваги? Як пояснено в Розділі 3, прошарок доводу є критичним компонентом, який підтримує зростаючий попит на ZKPs, дозволяючи особам з слабкими пристроями брати участь у процесі генерації та перевірки ZKP. Цей зростаючий попит на прошарки доводу свідчить про значний підйом попиту на ZKPs, що свідчить про те, що більше людей хочуть генерувати транзакції, використовуючи ZK L1/L2s.
Figure 2: 2024 ZK Тенденції інвестування
Джерело: Cointelegraph, The Block, Ocular VC
Існують дві можливі інтерпретації збільшеного попиту на транзакції на ланцюгах ZK L1/L2. Перша полягає в тому, що зросло попит на ZKApps, що призводить до подання більшої кількості транзакцій до базового ланцюга ZK. Друга полягає в тому, що обсяг переказів на ланцюгах ZK значно збільшився внаслідок запусків головної мережі ZK L1/L2 протягом останніх двох років, що призвело до зростання кількості транзакцій. Незалежно від того, яка інтерпретація є правдивою, перспективи для ZKApps залишаються позитивними. У першому випадку це сигналізує, що більше людей хочуть використовувати ZKApps. У другому випадку це свідчить про те, що зі зростанням кількості людей, які використовують базовий ланцюг ZK, а також з розвитком екосистеми та інфраструктури, створюється сприятливе середовище для розробки ZKApps.
Тепер давайте безпосередньо підтвердимо збільшений попит на ZKApps через аналіз даних на ланцюжку. Можна спостерігати, що накопичені витрати, використані в процесі перевірки ZKP протягом останніх 1,5 років, перевищив $198 млн, що свідчить про значне зростання попиту на ЗКП порівняно з попередніми роками. Що ще важливіше, більша частина приросту припала на зростаючий попит на ZKApps. Розбивши використання плати за верифікацію ZKP на інфраструктуру та ZKApps, ми виявили, що частка ZKApps, яка в минулому становила 40%, у 2024 році зросла до 70-80%. Ці дані свідчать про те, що нещодавній сплеск попиту на ZKP в першу чергу припав на ZKApps.
Рисунок 3: Динаміка оплати за перевірку ZKPs
Джерело: dune.xyz@nebra, Окулярний VC
До цього моменту ми досліджували, що таке ZKApps, визначили ключові випадки використання, на які треба звернути увагу, та обговорили, чому головним трендом у галузі ZK здається перехід від інфраструктури до застосувань. Життєздатність цих ZKApps, звичайно, залежить від технологічних досягнень, які роблять їх практичними та можливими. Раніше ми зауважили, що інфраструктура ZK достатньо дозріла, а ZKApps, які належним чином використовують цю технологію, стануть мейнстрімом у галузі Blockchain/Web3 протягом наступних років. Отже, які конкретні досягнення зробили це можливим, і що нас чекає?
Перша річ, про яку потрібно поговорити, - це прогрес у системах доведення ZK. З урахуванням включеної складності для тих, хто не має технічного фону, часто непрозоро, які процеси використовують ті чи інші типи криптографічних технологій та як їх покращення покращили систему доведення ZK. Таким чином, у цьому розділі ми висвітлюємо помітні досягнення у системах доведення ZK разом з легкими для розуміння метафорами. У короткому вигляді ці досягнення принесли два основні переваги: «Збільшення підтримуваних функціональностей» та «Оптимізація обчислювального процесу».
*Для читачів, які бажають перевірити повну інформацію про життєвий цикл системи ZK доказу і прогресу в кожному окремому процесі, будь ласка, зверніться до Додатка.
Підтримка більшої кількості функціональностей: мови спеціалізованого призначення (DSL)
Мови, спеціалізовані для доменів (DSL), в системах ZK доведення є спеціалізованими мовами програмування, призначеними для виконання конкретних завдань в екосистемі ZK. Ці мови збагачують створення ZKP, надаючи настроєний синтаксис та функціональні можливості, які оптимізовані для ZK-операцій. DSL, такі як Leo, Zinc, Cairo, Noir та ZoKrates, на даний момент досліджуються та розробляються для підтримки більш складних функцій, таких як змінні змінні, умовні оператори та масиви.
Це аналогічно ситуації, коли Боб повинен довести Еліс, що він зробив тісто за законним рецептом, не розкриваючи його. Перша річ, яку повинен зробити Боб, - зробити свій рецепт. Рецепт повинен включати всі важливі кроки та інгредієнти, необхідні для приготування торта (наприклад, зробити тісто з інгредієнтами, потім запікати його). Було б чудово, якби Боб міг використовувати більш сучасні інгредієнти та кулінарні навички у своєму рецепті (рисунок 4)!
Рисунок 4: DSL підтримує більше функціональності для ZKP
Джерело: DALL E, Presto Research
Оптимізація процесу обчислення: Арифметизація, Система доведення (IOP+FCS)
Після написання програми з використанням DSL вона проходить процеси, такі як арифметизація та система доведення (складається з інтерактивного оракулярного доведення (IOP) та функціональної схеми зобов'язання (FCS)), для перетворення її на ZKP. Основним викликом у цих процесах є мінімізація обчислювальних витрат, щоб зробити процес генерації та перевірки ZKP доступним для більшої кількості людей.
Серед зусиль, спрямованих на зменшення обчислювальних накладних витрат, найбільш інтуїтивно зрозумілим є зменшення розміру поля в системах доказів. Тут під розміром поля мається на увазі розмір математичного поля, що використовується в процесі генерації ЗКП. Простими словами, він являє собою загальну кількість можливих значень, які можуть бути використані для створення секретних кодів; Більший розмір полів ускладнює вгадування коду, але генерація займає більше часу. Відомі криптографічні системи доказів, такі як Groth16, Plonk і Halo2, про які могли чути навіть ті, хто не знайомий з ZKP, використовують розмір поля 256 біт. Однак, з розвитком технологій, останні системи доказів, такі як Goldilocks і Plonky3, використовують розміри полів від 31 до 64 біт без шкоди для безпеки. Сучасна система доведення Binius значно збільшила швидкість обчислень, використовуючи лише 1 біт (нулі та одиниці) як розмір поля.
Другим технологічним досягненням, про яке варто говорити, є розробка децентралізованих інфраструктур для підтвердження. Хоча розвиток систем підтвердження ZK оптимізував і спростив процес генерації та перевірки доказів, зменшивши кількість необхідних обчислень, децентралізовані інфраструктури для підтвердження дозволили індивідуальним особам використовувати інтенсивну обчислювальну потужність для генерації ZKP.
На даний момент існують два основних методи реалізації децентралізованої інфраструктури підтвердження в галузі ZK. Перший метод передбачає побудову власного верифікаторного рівня на основі ZK ланцюга, а другий полягає в здійсненні зовнішнього верифікаторного рівня, який може обробляти запити на генерацію ZKP з різних ланцюгів та додатків.
Внутрішній прошарок Prover
Для методу шару внутрішнього перевірки, сутності генерації ZKP (тобто перевірники) підпорядковані конкретним ланцюгам. Найбільшою перешкодою внутрішнього шару перевірника є процес завантаження: оскільки економічно неможливо для розробників ланцюгів обладнати себе пристроями підтвердження ZK, щоб забезпечити безперервний шар перевірника для всіх користувачів мережі (цей підхід також негативно впливає на безпеку та активність мережі), вони зазвичай впроваджують протоколи, які привертають фізичні особи або групи з обчислювальною потужністю для участі в шарі перевірника, пропонуючи винагороди у вигляді власних токенів.
Прикладом проекту, який працює на внутрішньому прошарку prover, є Aleo, блокчейн ZK Layer 1. Подібно до PoW в Bitcoin, Aleo вимагає від доказувачів генерувати ZKP, які відповідають певному порогу (тобто “Proof Target”) для кожного блоку. Якщо сума накопичених доказів перевищує “Coinbase Target”, нагорода за монету (токен Aleo) розподіляється серед доказувачів пропорційно їх внеску. Цей протокол доказування видобутку може стимулювати розвиток швидшого програмного забезпечення та апаратного забезпечення для ZKP & децентралізації екосистеми доказувачів через широке розповсюдження винагород для доказувачів.
Зовнішній прошарок перевірки
З іншого боку, зовнішні шари доведення, що були віддані, розташовані поза ланцюгом блоків; і надають обчислювальну потужність за запитом з різних ланцюгів на основі ZK та ZKApps. Ви можете уявити модульні ланцюги блоків, подібні до Celestia, але з функцією генерації ZKP. Ці зовнішні шари доведення, що були віддані, зазвичай працюють у формі «ринку доводу»: де клієнти подають свої транзакції, які вимагають генерації ZKP, тоді як доводники ставлять ставки для надання своїх послуг доведення, включаючи їх потужність та вартість для генерації ZKP.
Репрезентативними прикладами проектів, які в даний час експлуатуються на аутсорсингових рівнях, є =nil і Gevulot. =NIL веде книгу ордерів для кожного ланцюга з ордерами на покупку від користувачів і ордерами на продаж від проверів. Визначення ціни для генерації доказу управляється за допомогою цього механізму книги ордерів. Gevulot працює за принципом PoS: для приєднання до нього потрібні докази внесення частки та повне підтвердження робочого навантаження. Окрім системи торгів, завдання зі створення доказів розподіляються випадковим чином за допомогою випадкової функції, що перевіряється (VRF), щоб забезпечити справедливість.
Тим не менш, зовнішній метод прошарку довідників також має серйозну проблему, яка полягає в складності збереження кінцево-кінцевої конфіденційності, оскільки дані транзакцій, включені в запит доведення, надсилаються прошаркам у розгорнутому вигляді. Щоб вирішити цю проблему, проекти, такі як Marlin та zkPass, використовують охоронні зони (захищене, ізольоване середовище виконання, яке захищає цілісність даних), щоб забезпечити відсутність витоку конфіденційності в процесі генерації ZKP.
Рисунок 5: Огляд децентралізованих інфраструктур доведення
Джерело: Presto Research
Наразі ми розглянули загальний ландшафт впровадження індустрії ZK, переваги, які ZKApps може принести нам, докази того, чому основна тенденція в індустрії ZK переходить від інфраструктури до ZKApps, а також технологічний прогрес, який підтримає зростання ZKApps. Розвиток криптографічних систем захисту та децентралізованої інфраструктури доказів проклав шлях до більш швидкого та доступного використання ZKApps, наблизивши технологію з нульовим розголошенням до повсякденного життя.
Галузь блокчейну/Web3 часто стикається з критикою за розвиток переоцінених технологій, спрямованих в основному на привертання інвесторів, з малою увагою до фактичного ринкового попиту. Щоб подолати цю критику, розробники повинні розвивати технології таким чином, щоб вони дійсно покращували наше життя; однак так само важливо постійно оцінювати, в яких галузях цю технологію можна ефективно застосовувати. Ми сподіваємося, що ця стаття надасть читачам загальне розуміння ZKP та ZKApps, а також зацікавить більше DYORs у цю промисловість.
У майбутній серії співпраці Presto Research & Ocular VC ми розглянемо список передових проектів, пов'язаних з ZK (тобто, приватні ролапи, доведення з боку клієнта, приватні верифікуючі шари), як на інфраструктурній, так і на додатковій стороні, які планують запустити на основі технологічних досягнень, які ми згадали в цій статті. Залишайтесь на зв'язку!
Цю статтю взято з [Фокусна точка - веб-3 новини від Ocular], Вперед оригінальну назву 'ZKApps 101: An Overview and Overview of the ZKApps Landscape', Усі авторські права належать оригінальному автору [YIWEI]. Якщо є заперечення до цього повторного друку, будь ласка, зв'яжіться з Gate Learnкоманда, і вони швидко цим займуться.
Відповідальність за відмову: Погляди та думки, висловлені в цій статті, є виключно тими, що належать автору і не становлять жодної інвестиційної поради.
Переклади статей на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, копіювання, розповсюдження або плагіат перекладених статей заборонено.
Чому ми повинні зараз звернути увагу на ZKApps?
Піар навколо технології Zero-Knowledge (ZK) в індустрії Blockchain та Web3 триває кілька років і триває до другої половини 2024 року. Як Віталік Бутерін заявлено, “Поки що для досягнення якісної роботи потрібно подальше розвиток і оптимізація, ZK безперечно буде чітким кінцевим результатом протягом 10 років”, ZK безумовно вважається промисловими інсайдерами як перспективна технологія для вирішення трилеми блокчейну, яка включає балансування безпеки, масштабованості та децентралізації без жертвування будь-якою з них.
Перебуваючи на цій хвилі хайпу, багато інвесторів, незалежно від їх технічної експертизи, ймовірно, чули про такі терміни, як SNARK, STARK та KZG, які є технологічно складними областями та досліджуються та розвиваються, зокрема, у спільноті Ethereum. Однак, з погляду споживача, постає неминуче фундаментальне питання: «Я розумію, що ZK - це вражаюча технологія, але коли ми насправді зможемо використовувати крутий продукт, який використовує її? І чи досить технологія зріла, щоб замінити існуючі непов'язані з Web3 рішення?».
Ще кілька років тому відповідь на це питання була б такою: «Ще ні, і ми не знаємо». Як зазначив Віталік, інфраструктури та криптографічних технологій, необхідних для практичного запуску додатків на основі ZK (ZKApps) на стороні клієнта, все ще не вистачало, що ускладнювало його розробку. Однак станом на 2024 рік, незважаючи на те, що ще є багато можливостей для вдосконалення, було досягнуто значного технологічного прогресу, що дозволило вкоренитися потенціалу для комерціалізації ZKApps. Тому тепер нам потрібно змістити фокус на визначення сфер, де технологія ZK дійсно потрібна, і подумати про те, як використовувати її для практичного поліпшення якості нашого життя. З точки зору інвестора, вивчення категорій ZKApps, які будуть широко поширені в майбутньому, також може відкрити нові багатообіцяючі можливості.
У цьому спільному дослідженні ZK, проведеному Presto Research та Ocular VC, ми надаємо огляд та перспективи галузі ZKApp, використовуючи аналіз маркетингових тенденцій та передові технологічні ідеї обох дослідницьких груп. У розділі 2 ми спочатку розглянемо поточний ландшафт впровадження ZK і виділимо, які ZK Infrastructures і ZKApps привертають увагу. Серед них розділ 3 присвячений історії розвитку ZKApps, обговорюючи їх необхідність та практичну користь. У наступному розділі 4 ми розглянемо інвестиційні тенденції та аналіз ончейн-даних у галузі ZK станом на 2024 рік, пояснюючи, чому ZKApps готові стати наступним великим трендом. Нарешті, у розділі 5 ми обговоримо поточні науково-дослідні зусилля та технічні досягнення в інфраструктурах, щоб зробити ZKApps практичним і основним трендом.
Поточне поле прийняття ZK можна класифікувати за багатьма різними критеріями, але тут ми широко розділяємо їх на основі наступного: чи функціонує сервіс як інфраструктура чи як додаток, і чи він надає пріоритет конфіденційності, використовуючи властивість нульового знання, чи надає пріоритет корисності, використовуючи властивість стислості.
Рис. 1: Поточний ландшафт прийняття ZK
Джерело: Ocular VC
Тип 1: Інфраструктура, спрямована на конфіденційність
Послуги в цій категорії передусім спрямовані на вирішення питань конфіденційності в системах ZK, оскільки багато постачальників ZKP все ще можуть мати здатність інспектувати транзакції, що створює ризик витоку чутливих даних. Іншими словами, витік конфіденційності часто відбувається під час процесу, коли клієнти подають свої транзакції постачальнику ZKP для створення доведення ZK. Таким чином, ця інфраструктура, спрямована на конфіденційність, може бути запропонована як через прошарок доводу (детальніше в розділі 5.2), так і через компонент віртуальної машини (VM), щоб підвищити контроль доступу та забезпечити кінцеву конфіденційність даних. Репрезентативними прикладами є Ingonyama, Короткий, і Еспресо.
Тип 2: Інфраструктура, спрямована на використання
Технологія ZK корисна не тільки для збереження конфіденційності, але й для покращення корисності ZKApps. Один з найкращих прикладів використання корисності ZK - це ZK L2 (тобто ZK-rollups). Вже добре відомо, що серед поточних ZK L2 майже немає випадків, які гарантують повну конфіденційність транзакцій. Тим не менш, ланцюжки ZK L2, такі як Тайко, zkSync, Intmax, і Zekoскористатися властивістю лаконічності технології ZK для значного підвищення масштабованості блокчейну шляхом об'єднання валідності тисяч транзакцій в один ZK-доказ та подання його на L1. Ще одним варіантом використання, спрямованим на користувача, є рівень довідкової системи. Рівні довідки - це сутності, які надають обчислювальну потужність для допомоги особам зі слабкими пристроями участі у процесі генерації та перевірки ZKP. Послуги, такі як RiscZero, Cysic, Неподільний, і Вирівняний шарв даний час працюють у цьому просторі.
Тип 3: Приватно орієнтовані додатки
Програми, спрямовані на конфіденційність, часто є випадком використання, який першим приходить на думку, коли ми говоримо про "ZK-застосунки". Послуги у цій категорії в основному є застосунками, які використовують властивість нульового знання технології ZK та надають пріоритет конфіденційності перед іншими властивостями. Ця властивість широко використовується в галузях, які обробляють чутливу особисту інформацію, таку як KYC, верифікація та облікові дані, для захисту конфіденційності клієнтів. Серед помітних проектів, які тривають, варто відзначити zkPass, Люміна, 0xKYCіzkMe. Цей ландшафт також розширюється на такі сфери, як безпечні гаманці та електронні листи, з прикладами, такими як ZKSafe та zkEmail.
Тип 4: Застосунки, спрямовані на корисність
Додатки з фокусом на корисність в основному працюють на основі ZK L2s. Наразі цей простір переважно зайнятий додатками, пов'язаними з DeFi, такими як DEXs та платформи для позики. Хоча ZK L2s не гарантують конфіденційності, ці додатки використовують корисність ZK L2s, щоб пропонувати швидку та недорогу обробку транзакцій, що є критично в секторі DeFi. До значущих застосунків, які в даний час працюють, входять zkFinance, ZKX, zkEra Finance, zkLendіeZKalibur.
Докази нульового знання (ZKP) стали перетворювальною технологією в галузі блокчейну, пропонуючи революційні досягнення в галузі приватності та масштабованості. Виникли з криптографічних досліджень, ZKP перетворилися з теоретичних концепцій в практичні застосування ZKApps, значно формуючи ландшафт децентралізованої фінансової (DeFi), кібербезпеки та інших галузей.
Генезис ZKPs
Концепцію ZKPs вперше було представлено в 1985 році Шафі Голдвассером, Сильвіо Мікалі і Чарльзом Ракоффом. Спочатку це був теоретичний прорив в криптографії, який демонстрував можливість довести володіння певними знаннями без розкриття самого знання. ZKP особливо корисні в аутентифікаційних системах, де використовуються паролі, оскільки вони дозволяють перевірку без розкриття їх. Значною мірою, компанії, що надають інфраструктуру для вебу, такі як Cloudflare, прийняли механізми ZKP для безпечної верифікації веб-сайтів з використанням апаратного забезпечення постачальника.
Перехід до технології блокчейн
Інтеграція ZKPs у технологію блокчейну позначила поворотний момент у її еволюції. Одним з перших прихильників був Zcash, який ввів концепцію ZK у свою платіжну систему, щоб забезпечити приватність транзакцій з кінця в кінець. ZKPs дозволяють перевіряти транзакції (тобто, відправник має достатньо монет, і вони не подвійно витрачені) без розголошення відправника, одержувача або суми транзакції. Цей випадок використання підкреслює потенціал для прямої інтеграції ZKPs безпосередньо в блокчейн-платформи, що представляє захоплююче застосування.
Розширення інтеграції ZKP набрало обертів з початковим розгортанням на Ethereum L2-рішень, таких як zkSync і Starknet. Ці платформи використовують ZKP як рішення для масштабування для вирішення низьких ставок TPS, які є поширеним вузьким місцем у блокчейн-системах. Успішне впровадження ZKP у цих контекстах стимулювало подальший інтерес до розробки більш практичних додатків, які використовують існуючу інфраструктуру, підвищуючи як конфіденційність, так і ефективність.
Оскільки інфраструктура узгодилася й стала більш зрілою в останні роки, люди починають звертати увагу на ZKApps. Деталі та переваги ZKApps ми обговоримо в наступному розділі.
Якщо коротко ввести з Розділу 2, ми визначаємо ZKApps як додаток, який використовує ZKPs та ZK Інфраструктури для генерації транзакцій, які в першу чергу спрямовані на 1) збереження конфіденційності користувача та/або 2) підвищення ефективності.
Зосереджуючись на приватності, програми, які віддають перевагу не зберігати свої транзакційні дані (тобто процедури KYC, генетичне тестування та конфіденційні особисті дані) на публічних ланцюгах, представляють переконливі випадки використання. Використовуючи ZKPs, ці дані можуть бути безпечно збережені в локальній базі даних без розголошення громадськості, але можуть бути підтверджені (наприклад, довести, що кровна група Аліси - В, довести, що Бобу більше 20 років) глобально. Цей підхід особливо вигідний для додатків, які стосуються приватності, де також потрібна відповідальність та прозорість. Проекти, які працюють над цією темою, включають zkPass, nuAuth, та BioSnark.
Бутан, невелика азійська країна, розташована між Індією та Китаєм, є відмінним прикладом. Країна булавикористовуючи ZKPsнаціональний для побудови їх інфраструктури цифрової ідентифікації в останні роки. Цей підхід полегшує уряду управління даними, забезпечуючи їх перевірку за кордоном без конфліктів з регуляціями конфіденційності даних інших країн.
Цікаво, що це використання ZKPs може бути подальше впроваджено в системи кредитів та контролю за ідентичністю, що сприяє міжнародному співробітництву та довірі до спільних цифрових послуг. Наприклад, кредити в USDT можуть використовувати ZKPs для захисту та підтвердження позик поза ланцюжком. Такий підхід може подальше сприяти випуску не заставних кредитів на ланцюжку за допомогою стабільних монет. Такі застосування ZKPs можуть революціонізувати спосіб оцінки кредитів та видачі позик, підвищуючи безпеку та довіру, розширюючи доступ до фінансових послуг.
Все ще є деякі недостатньо вивчені сфери, такі як GambleFi, де цей підхід може бути особливо корисним. ZKP забезпечують чесні та стійкі до шахрайства азартні ігри, криптографічно перевіряючи результати та дії без розкриття вихідних даних. Прикладом може бути створення пулів ставок, де внески та виграші користувачів зберігаються анонімно, але загальний розмір пулу та розподіл можна перевірити. Сподіваємося, що ці переваги можуть залучити більше користувачів до GambleFi, зміцнивши довіру та пропонуючи більш приватний і масштабований досвід азартних ігор.
Використання ZKP, звичайно, не обмежується цими прикладами. Поза згаданими випадками використання, ZKP може бути введений у соціальних мережах для захисту анонімності творців контенту, і найкращі геймери, які не хочуть ділитися своїми стратегіями швидкого проходження, також можуть привітати прийняття цієї технології. Таким чином, нинішні дослідження досліджують, як ZKP може пропонувати більш продвинуті послуги в різних сферах нашого повсякденного життя порівняно з існуючими методами, і в майбутньому будуть виявлені ще більше випадків використання.
У цьому розділі ми надаємо аналіз на основі даних про те, чому основний тренд у галузі ZK змінюється з інфраструктури на додатки. У розділі 4.1 ми досліджуємо, чому ZKApps - наступний перспективний тренд, заснований на інвестиційних тенденціях 2024 року. А в розділі 4.2 ми розглядаємо, як попит клієнтів на реальні ZKApps збільшився, використовуючи on-chain дані в якості доказу.
При вивченні історії інвестицій в галузі ZK очевидно, що найбільші інвестиції були спрямовані на ZK інфраструктури (тобто ZK L1/L2s, апаратне прискорення), включаючи проекти, такі як zkSync, Starknet, Aleo та Cysics. Сукупні інвестиції в цей ринок перевищили 1 мільярд доларів, багато проектів готуються до запуску продуктів у наступних кварталах. Цей тренд продовжується і в 2024 році, про що свідчить стійка продуктивність топ-5 угод з приватних ресурсів, пов'язаних з ZK (рис. 2), чотири з яких отримали інвестиції, що перевищують 15 мільйонів доларів. Неоднозначно, чотири з п'яти найбільших угод були пов'язані з верифікаторами, в той час як одна була пов'язана з рішеннями L2.
Чому прошарок доводу отримує так багато уваги? Як пояснено в Розділі 3, прошарок доводу є критичним компонентом, який підтримує зростаючий попит на ZKPs, дозволяючи особам з слабкими пристроями брати участь у процесі генерації та перевірки ZKP. Цей зростаючий попит на прошарки доводу свідчить про значний підйом попиту на ZKPs, що свідчить про те, що більше людей хочуть генерувати транзакції, використовуючи ZK L1/L2s.
Figure 2: 2024 ZK Тенденції інвестування
Джерело: Cointelegraph, The Block, Ocular VC
Існують дві можливі інтерпретації збільшеного попиту на транзакції на ланцюгах ZK L1/L2. Перша полягає в тому, що зросло попит на ZKApps, що призводить до подання більшої кількості транзакцій до базового ланцюга ZK. Друга полягає в тому, що обсяг переказів на ланцюгах ZK значно збільшився внаслідок запусків головної мережі ZK L1/L2 протягом останніх двох років, що призвело до зростання кількості транзакцій. Незалежно від того, яка інтерпретація є правдивою, перспективи для ZKApps залишаються позитивними. У першому випадку це сигналізує, що більше людей хочуть використовувати ZKApps. У другому випадку це свідчить про те, що зі зростанням кількості людей, які використовують базовий ланцюг ZK, а також з розвитком екосистеми та інфраструктури, створюється сприятливе середовище для розробки ZKApps.
Тепер давайте безпосередньо підтвердимо збільшений попит на ZKApps через аналіз даних на ланцюжку. Можна спостерігати, що накопичені витрати, використані в процесі перевірки ZKP протягом останніх 1,5 років, перевищив $198 млн, що свідчить про значне зростання попиту на ЗКП порівняно з попередніми роками. Що ще важливіше, більша частина приросту припала на зростаючий попит на ZKApps. Розбивши використання плати за верифікацію ZKP на інфраструктуру та ZKApps, ми виявили, що частка ZKApps, яка в минулому становила 40%, у 2024 році зросла до 70-80%. Ці дані свідчать про те, що нещодавній сплеск попиту на ZKP в першу чергу припав на ZKApps.
Рисунок 3: Динаміка оплати за перевірку ZKPs
Джерело: dune.xyz@nebra, Окулярний VC
До цього моменту ми досліджували, що таке ZKApps, визначили ключові випадки використання, на які треба звернути увагу, та обговорили, чому головним трендом у галузі ZK здається перехід від інфраструктури до застосувань. Життєздатність цих ZKApps, звичайно, залежить від технологічних досягнень, які роблять їх практичними та можливими. Раніше ми зауважили, що інфраструктура ZK достатньо дозріла, а ZKApps, які належним чином використовують цю технологію, стануть мейнстрімом у галузі Blockchain/Web3 протягом наступних років. Отже, які конкретні досягнення зробили це можливим, і що нас чекає?
Перша річ, про яку потрібно поговорити, - це прогрес у системах доведення ZK. З урахуванням включеної складності для тих, хто не має технічного фону, часто непрозоро, які процеси використовують ті чи інші типи криптографічних технологій та як їх покращення покращили систему доведення ZK. Таким чином, у цьому розділі ми висвітлюємо помітні досягнення у системах доведення ZK разом з легкими для розуміння метафорами. У короткому вигляді ці досягнення принесли два основні переваги: «Збільшення підтримуваних функціональностей» та «Оптимізація обчислювального процесу».
*Для читачів, які бажають перевірити повну інформацію про життєвий цикл системи ZK доказу і прогресу в кожному окремому процесі, будь ласка, зверніться до Додатка.
Підтримка більшої кількості функціональностей: мови спеціалізованого призначення (DSL)
Мови, спеціалізовані для доменів (DSL), в системах ZK доведення є спеціалізованими мовами програмування, призначеними для виконання конкретних завдань в екосистемі ZK. Ці мови збагачують створення ZKP, надаючи настроєний синтаксис та функціональні можливості, які оптимізовані для ZK-операцій. DSL, такі як Leo, Zinc, Cairo, Noir та ZoKrates, на даний момент досліджуються та розробляються для підтримки більш складних функцій, таких як змінні змінні, умовні оператори та масиви.
Це аналогічно ситуації, коли Боб повинен довести Еліс, що він зробив тісто за законним рецептом, не розкриваючи його. Перша річ, яку повинен зробити Боб, - зробити свій рецепт. Рецепт повинен включати всі важливі кроки та інгредієнти, необхідні для приготування торта (наприклад, зробити тісто з інгредієнтами, потім запікати його). Було б чудово, якби Боб міг використовувати більш сучасні інгредієнти та кулінарні навички у своєму рецепті (рисунок 4)!
Рисунок 4: DSL підтримує більше функціональності для ZKP
Джерело: DALL E, Presto Research
Оптимізація процесу обчислення: Арифметизація, Система доведення (IOP+FCS)
Після написання програми з використанням DSL вона проходить процеси, такі як арифметизація та система доведення (складається з інтерактивного оракулярного доведення (IOP) та функціональної схеми зобов'язання (FCS)), для перетворення її на ZKP. Основним викликом у цих процесах є мінімізація обчислювальних витрат, щоб зробити процес генерації та перевірки ZKP доступним для більшої кількості людей.
Серед зусиль, спрямованих на зменшення обчислювальних накладних витрат, найбільш інтуїтивно зрозумілим є зменшення розміру поля в системах доказів. Тут під розміром поля мається на увазі розмір математичного поля, що використовується в процесі генерації ЗКП. Простими словами, він являє собою загальну кількість можливих значень, які можуть бути використані для створення секретних кодів; Більший розмір полів ускладнює вгадування коду, але генерація займає більше часу. Відомі криптографічні системи доказів, такі як Groth16, Plonk і Halo2, про які могли чути навіть ті, хто не знайомий з ZKP, використовують розмір поля 256 біт. Однак, з розвитком технологій, останні системи доказів, такі як Goldilocks і Plonky3, використовують розміри полів від 31 до 64 біт без шкоди для безпеки. Сучасна система доведення Binius значно збільшила швидкість обчислень, використовуючи лише 1 біт (нулі та одиниці) як розмір поля.
Другим технологічним досягненням, про яке варто говорити, є розробка децентралізованих інфраструктур для підтвердження. Хоча розвиток систем підтвердження ZK оптимізував і спростив процес генерації та перевірки доказів, зменшивши кількість необхідних обчислень, децентралізовані інфраструктури для підтвердження дозволили індивідуальним особам використовувати інтенсивну обчислювальну потужність для генерації ZKP.
На даний момент існують два основних методи реалізації децентралізованої інфраструктури підтвердження в галузі ZK. Перший метод передбачає побудову власного верифікаторного рівня на основі ZK ланцюга, а другий полягає в здійсненні зовнішнього верифікаторного рівня, який може обробляти запити на генерацію ZKP з різних ланцюгів та додатків.
Внутрішній прошарок Prover
Для методу шару внутрішнього перевірки, сутності генерації ZKP (тобто перевірники) підпорядковані конкретним ланцюгам. Найбільшою перешкодою внутрішнього шару перевірника є процес завантаження: оскільки економічно неможливо для розробників ланцюгів обладнати себе пристроями підтвердження ZK, щоб забезпечити безперервний шар перевірника для всіх користувачів мережі (цей підхід також негативно впливає на безпеку та активність мережі), вони зазвичай впроваджують протоколи, які привертають фізичні особи або групи з обчислювальною потужністю для участі в шарі перевірника, пропонуючи винагороди у вигляді власних токенів.
Прикладом проекту, який працює на внутрішньому прошарку prover, є Aleo, блокчейн ZK Layer 1. Подібно до PoW в Bitcoin, Aleo вимагає від доказувачів генерувати ZKP, які відповідають певному порогу (тобто “Proof Target”) для кожного блоку. Якщо сума накопичених доказів перевищує “Coinbase Target”, нагорода за монету (токен Aleo) розподіляється серед доказувачів пропорційно їх внеску. Цей протокол доказування видобутку може стимулювати розвиток швидшого програмного забезпечення та апаратного забезпечення для ZKP & децентралізації екосистеми доказувачів через широке розповсюдження винагород для доказувачів.
Зовнішній прошарок перевірки
З іншого боку, зовнішні шари доведення, що були віддані, розташовані поза ланцюгом блоків; і надають обчислювальну потужність за запитом з різних ланцюгів на основі ZK та ZKApps. Ви можете уявити модульні ланцюги блоків, подібні до Celestia, але з функцією генерації ZKP. Ці зовнішні шари доведення, що були віддані, зазвичай працюють у формі «ринку доводу»: де клієнти подають свої транзакції, які вимагають генерації ZKP, тоді як доводники ставлять ставки для надання своїх послуг доведення, включаючи їх потужність та вартість для генерації ZKP.
Репрезентативними прикладами проектів, які в даний час експлуатуються на аутсорсингових рівнях, є =nil і Gevulot. =NIL веде книгу ордерів для кожного ланцюга з ордерами на покупку від користувачів і ордерами на продаж від проверів. Визначення ціни для генерації доказу управляється за допомогою цього механізму книги ордерів. Gevulot працює за принципом PoS: для приєднання до нього потрібні докази внесення частки та повне підтвердження робочого навантаження. Окрім системи торгів, завдання зі створення доказів розподіляються випадковим чином за допомогою випадкової функції, що перевіряється (VRF), щоб забезпечити справедливість.
Тим не менш, зовнішній метод прошарку довідників також має серйозну проблему, яка полягає в складності збереження кінцево-кінцевої конфіденційності, оскільки дані транзакцій, включені в запит доведення, надсилаються прошаркам у розгорнутому вигляді. Щоб вирішити цю проблему, проекти, такі як Marlin та zkPass, використовують охоронні зони (захищене, ізольоване середовище виконання, яке захищає цілісність даних), щоб забезпечити відсутність витоку конфіденційності в процесі генерації ZKP.
Рисунок 5: Огляд децентралізованих інфраструктур доведення
Джерело: Presto Research
Наразі ми розглянули загальний ландшафт впровадження індустрії ZK, переваги, які ZKApps може принести нам, докази того, чому основна тенденція в індустрії ZK переходить від інфраструктури до ZKApps, а також технологічний прогрес, який підтримає зростання ZKApps. Розвиток криптографічних систем захисту та децентралізованої інфраструктури доказів проклав шлях до більш швидкого та доступного використання ZKApps, наблизивши технологію з нульовим розголошенням до повсякденного життя.
Галузь блокчейну/Web3 часто стикається з критикою за розвиток переоцінених технологій, спрямованих в основному на привертання інвесторів, з малою увагою до фактичного ринкового попиту. Щоб подолати цю критику, розробники повинні розвивати технології таким чином, щоб вони дійсно покращували наше життя; однак так само важливо постійно оцінювати, в яких галузях цю технологію можна ефективно застосовувати. Ми сподіваємося, що ця стаття надасть читачам загальне розуміння ZKP та ZKApps, а також зацікавить більше DYORs у цю промисловість.
У майбутній серії співпраці Presto Research & Ocular VC ми розглянемо список передових проектів, пов'язаних з ZK (тобто, приватні ролапи, доведення з боку клієнта, приватні верифікуючі шари), як на інфраструктурній, так і на додатковій стороні, які планують запустити на основі технологічних досягнень, які ми згадали в цій статті. Залишайтесь на зв'язку!
Цю статтю взято з [Фокусна точка - веб-3 новини від Ocular], Вперед оригінальну назву 'ZKApps 101: An Overview and Overview of the ZKApps Landscape', Усі авторські права належать оригінальному автору [YIWEI]. Якщо є заперечення до цього повторного друку, будь ласка, зв'яжіться з Gate Learnкоманда, і вони швидко цим займуться.
Відповідальність за відмову: Погляди та думки, висловлені в цій статті, є виключно тими, що належать автору і не становлять жодної інвестиційної поради.
Переклади статей на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, копіювання, розповсюдження або плагіат перекладених статей заборонено.