Почему сейчас стоит обратить внимание на ZKApps?
Шум вокруг технологии нулевого знания (ZK) в индустрии блокчейна и Web3 продолжается уже несколько лет и сохраняется во второй половине 2024 года. Как Виталик Бутерин указанный"В то время как потребуется дальнейшее развитие инфраструктуры и оптимизация доказательств, ZK несомненно считается отраслевыми специалистами многообещающей технологией для решения трехпроблемы блокчейна, которая связана с балансировкой безопасности, масштабируемости и децентрализации без жертвования любым из них."
Поддавшись волне хайпа, многие инвесторы, независимо от своей технической экспертизы, вероятно, слышали о таких терминах, как SNARKs, STARKs и KZG, которые являются технологически сложными областями и активно изучаются и разрабатываются в сообществе Ethereum. Однако с точки зрения потребителя возникает один фундаментальный вопрос: «Я понимаю, что ZK - впечатляющая технология, но когда мы сможем реально использовать крутой продукт, основанный на ней? И достаточно ли технология зрелой, чтобы заменить существующие неподключенные к Web3 решения?».
Еще несколько лет назад ответ на этот вопрос был бы "Еще нет, и мы не знаем". Как упомянул Виталик, инфраструктура и криптографические технологии доказательств, необходимые для практической работы приложений на основе ZK (ZKApps) на стороне клиента, все еще отсутствовали, что делало их разработку сложной. Однако к 2024 году, хотя еще есть много места для улучшения, были сделаны значительные технологические достижения, позволяющие потенциалу коммерциализации ZKApps укорениться. Поэтому теперь нам нужно сосредоточиться на определении областей, где действительно нужна технология ZK, и обдумать, как использовать ее для практического улучшения качества нашей жизни. С точки зрения инвестора изучение категорий ZKApps, которые будут широко приняты в будущем, также может представлять многообещающие новые возможности.
В данном совместном исследовании ZK от Presto Research и Ocular VC мы представляем обзор и прогноз отрасли ZKApp, используя анализ тенденций маркетинга и передовые технологические исследования обеих исследовательских групп. В разделе 2 мы первыми рассмотрим текущий ландшафт принятия ZK и выделим, какие ZK инфраструктуры и ZKApps привлекают внимание. Среди них раздел 3 углубляется в историю развития ZKApps, обсуждая их необходимость и практические преимущества. В следующем разделе 4 мы исследуем тенденции инвестиций и анализ данных на цепочке в отрасли ZK на 2024 год, объясняя, почему ZKApps готовы стать следующей главной тенденцией. Наконец, в разделе 5 мы обсудим текущие исследования и разработки и достижения в инфраструктуре, чтобы сделать ZKApps практичными и основным трендом.
Существующий ландшафт принятия ZK может быть классифицирован по многим различным критериям, но здесь мы широко их группируем на основе следующих: функционирует ли сервис в качестве инфраструктуры или приложения, и приоритизирует ли он конфиденциальность, используя свойство нулевого знания, или приоритизирует он полезность, используя свойство краткости.
Рисунок 1: Текущая карта распространения ZK
Источник: Ocular VC
Тип 1: Инфраструктура, ориентированная на конфиденциальность
Сервисы в этой категории в первую очередь направлены на решение проблем конфиденциальности в ZK-системах, поскольку многие поставщики ZKP все еще могут иметь возможность проверять транзакции, создавая риск разглашения чувствительных данных. Другими словами, утечка конфиденциальной информации часто происходит в процессе, когда клиенты представляют свои транзакции поставщику ZKP для создания ZK-доказательства. Таким образом, эту защищенную конфиденциальность инфраструктуру можно предложить как через уровень доказателя (более подробные объяснения в разделе 5.2), так и через компонент виртуальной машины (VM) для улучшения контроля доступа и обеспечения конфиденциальности данных от начала до конца. Репрезентативными примерами являются Ингоняма, Краткий, и Espresso.
Тип 2: Инфраструктура, ориентированная на утилиты
Технология ZK полезна не только для сохранения конфиденциальности, но и для улучшения полезности ZKApps. Один из лучших примеров использования полезности ZK - это ZK L2 (т. Е. ZK-rollups). Сейчас хорошо известно, что среди текущих ZK L2 есть очень мало случаев, которые фактически гарантируют конфиденциальность транзакций от начала до конца. Тем не менее, цепочки ZK L2, такие какТайко, zkSync, Интмакс, и Зекоиспользование свойства краткости технологии ZK для значительного увеличения масштабируемости блокчейна путем объединения правильности тысяч транзакций в один ZK-доказательство и его представления на L1. Другой вариант использования, ориентированный на полезность, - это слой доказателей. Слои доказателей - это субъекты, предоставляющие вычислительную мощность для помощи лицам с слабыми устройствами в участии в процессе генерации и верификации ZKP. Услуги, такие как RiscZero, Cysic, Неприводимый, и Выровненный слойв настоящее время работают в этой области.
Тип 3: Приложения, ориентированные на конфиденциальность
Конфиденциальные приложения часто являются первым случаем, который приходит в голову, когда мы думаем о «ZK-приложениях». Сервисы в этой категории в основном являются приложениями, которые используют нулевое знание свойства ZK-технологии и приоритезируют конфиденциальность перед другими свойствами. Это свойство широко применяется в областях, которые обрабатывают чувствительную персональную информацию, такую как KYC, верификация и удостоверения, для защиты конфиденциальности клиентов. Известные текущие проекты включают в себя zkPass, Люмина, 0xKYC, и zkMe. Этот ландшафт также расширяется на такие области, как безопасные кошельки и электронные письма, с примерами, такими как ZKSafeиzkEmail.
Тип 4: Приложения, ориентированные на полезность
Приложения, ориентированные на утилиты, в основном работают поверх ZK L2. В настоящее время в этой области преобладают приложения, связанные с DeFi, такие как DEX и платформы для кредитования. Хотя ZK L2 не гарантирует конфиденциальность, эти приложения используют возможность ZK L2 для предоставления быстрой и недорогой обработки транзакций, что является важным в секторе DeFi. Заметные приложения, работающие в настоящее время, включают в себя zkФинансы, ZKX, zkEra Finance, zkLendиeZKalibur.
Нулевые доказательства (ZKP) стали преобразующей технологией в индустрии блокчейна, предлагая революционные прорывы в области конфиденциальности и масштабируемости. Исходя из криптографических исследований, ZKP превратились из теоретических концепций в практические приложения ZK (ZKApps), существенно формируя ландшафт децентрализованной финансовой сферы (DeFi), кибербезопасности и т. д.
Генезис ZKP
Концепция ZKP впервые была представлена в 1985 году Шафи Голдвассером, Сильвио Микали и Чарльзом Рэковым. Изначально это был теоретический прорыв в криптографии, демонстрирующий способность доказать владение определенным знанием, не раскрывая само это знание. ZKP особенно полезны в системах аутентификации, где используются пароли, поскольку они позволяют проводить проверку без его раскрытия. Заметно, что компании веб-инфраструктуры, такие как Cloudflare, приняли механизмы ZKP для безопасной веб-проверки с использованием аппаратных средств поставщика.
Переход к технологии блокчейн
Интеграция ZKPs в технологию блокчейна стала переломным моментом в ее развитии. Одним из первых принявших это решение был Zcash, который внедрил концепцию ZK в свою платежную систему для обеспечения конфиденциальности транзакций от начала до конца. ZKPs позволяют проверять транзакции (т.е. отправитель имеет достаточное количество монет, и они не дважды потрачены), не раскрывая отправителя, получателя или сумму транзакции. Этот пример использования подчеркивает потенциал интеграции ZKPs непосредственно в блокчейн-платформы, представляя интересное применение.
Расширение интеграции ZKP приобрело импульс с начальным развертыванием на решениях Ethereum L2, таких как zkSync и Starknet. Эти платформы используют ZKP в качестве решений масштабирования, чтобы решить низкие уровни TPS, которые являются общим узким местом в блокчейн-системах. Успешная реализация ZKP в этих контекстах вызвала дополнительный интерес к разработке более практичных приложений, которые используют существующую инфраструктуру, улучшая как конфиденциальность, так и эффективность.
Поскольку инфраструктура за последние годы укрепилась и стала более зрелой, люди начинают обращать внимание на ZKApps. Мы расскажем о подробностях и преимуществах ZKApps в следующем разделе.
Как кратко было представлено в разделе 2, мы определяем ZKApps как приложение, использующее ZKPs и ZK-инфраструктуру для создания транзакций, в первую очередь направленных на 1) сохранение конфиденциальности пользователей и/или 2) повышение эффективности.
Сосредоточиваясь на аспекте конфиденциальности, приложения, которые предпочитают не хранить свои транзакционные данные (т.е. процедуры KYC, генетическое тестирование и конфиденциальные личные данные) на общедоступных цепочках, представляют убедительные случаи использования. Используя ZKPs, эти данные могут быть безопасно сохранены в локальной базе данных без раскрытия для общественности, но могут быть проверены (например, доказать, что кровь Алисы - группа В, доказать, что Бобу больше 20 лет) в масштабах всего мира. Такой подход особенно выгоден для приложений, требующих конфиденциальности, при этом также необходима ответственность и прозрачность. Проекты, работающие над этой темой, включают в себя zkPass, nuAuth, и BioSnark.
Бутан, небольшая азиатская страна, расположенная между Индией и Китаем, является примером. Страна была с использованием ZKPsнациональный уровень для создания инфраструктуры цифровой идентификации в последние годы. Такой подход упрощает управление данными государством, обеспечивая возможность верификации данных за границей без конфликтов с регуляциями конфиденциальности данных других стран.
Интересно, что это использование ZKPs может быть дополнительно реализовано в системы кредитования и механизмы проверки личности, способствуя международному сотрудничеству и доверию к общим цифровым услугам. Например, кредиты USDT могут использовать ZKPs для защиты и проверки кредитов вне цепи. Такой подход может дополнительно облегчить выпуск необеспеченных кредитов на цепи с использованием стабильных монет. Такие применения ZKPs могут революционизировать оценку кредитоспособности и выдачу кредитов, улучшая безопасность и доверие, а также расширяя доступ к финансовым услугам.
Есть еще несколько недостаточно исследованных областей, таких как GambleFi, где такой подход может быть особенно полезен. ZKP позволяют справедливую и устойчивую к мошенничеству азартную игру, криптографически проверяя результаты и действия без раскрытия базовых данных. Примером может служить создание ставочных пулов, где взносы и выигрыши пользователей остаются анонимными, но общий размер и распределение пула могут быть проверены. Эти преимущества, надеюсь, смогут привлечь больше пользователей в GambleFi, способствуя доверию и предлагая более конфиденциальное и масштабируемое игровое впечатление.
Использование ZKP, конечно, не ограничивается этими примерами. Помимо упомянутых случаев использования, ZKP может быть введен в социальные сети для защиты анонимности создателей контента, а также для лучших игроков, которые не хотят делиться своими стратегиями. Таким образом, продолжается исследование того, как ZKP может предложить более продвинутые услуги в различных областях нашей повседневной жизни по сравнению с существующими методами, и в будущем будут продолжаться поиск новых случаев использования.
В этом разделе мы предоставляем анализ данных о том, почему основная тенденция в отрасли ZK смещается от инфраструктуры к приложениям. В разделе 4.1 мы исследуем, почему ZKApps являются следующей многообещающей тенденцией, основываясь на инвестиционных тенденциях 2024 года. И в разделе 4.2 мы рассматриваем, как спрос клиентов на реальные ZKApps увеличился, используя on-chain данные в качестве доказательства.
При изучении истории инвестиций в индустрии ZK очевидно, что большая часть существенных инвестиций была направлена на инфраструктуры ZK (т. е. ZK L1 / L2, аппаратное ускорение), включая проекты, такие как zkSync, Starknet, Aleo и Cysics. Общие инвестиции в этот рынок превысили 1 миллиард долларов, и многие проекты готовятся к запуску продуктов в следующих кварталах. Эта тенденция продолжается и в 2024 году, как показывает устойчивая динамика пяти самых крупных сделок по сбору средств, связанных с ZK (рисунок 2), четыре из которых получили инвестиции свыше 15 миллионов долларов. Следует отметить, что четыре из пяти крупных сделок были связаны с уровнями доказательств, а одна с решениями L2.
Почему слой доказательств получает так много внимания? Как объясняется в разделе 3, слой доказательств является критическим компонентом, который поддерживает растущий спрос на ZKP, позволяя людям с слабыми устройствами принимать участие в процессе генерации и верификации ZKP. Это увеличение спроса на слои доказательств указывает на значительный рост спроса на ZKP, что свидетельствует о том, что все больше людей хотят генерировать транзакции с использованием ZK L1/L2s.
Рисунок 2: Тенденции инвестирования в ZK на 2024 год
Источник: Cointelegraph, The Block, Ocular VC
Существует две возможные интерпретации повышенного спроса на транзакции в цепочках ZK L1/L2. Во-первых, спрос на ZKApps вырос, что привело к тому, что в базовую цепочку ZK отправлялось больше транзакций. Во-вторых, объем переводов в цепочках ZK значительно увеличился из-за запуска ZK L1/L2 в основной сети за последние два года, что привело к росту количества транзакций. Независимо от того, какая интерпретация верна, прогноз для ZKApps остается позитивным. В первом случае это сигнализирует о том, что все больше людей хотят использовать ZKApps. В последнем случае это указывает на то, что по мере того, как все больше людей используют базовую цепочку ZK, а экосистема и инфраструктура становятся более зрелыми, создается среда, способствующая развитию ZKApps.
Теперь давайте непосредственно подтвердим увеличение спроса на ZKApps через анализ данных на цепи. В течение последних 1,5 лет можно наблюдать, что накопленные сборы, использованные в процессе ZKP-проверки, составляют превысил $198 миллионов, указывая на значительный рост спроса на ZKP по сравнению с предыдущими годами. Более важно то, что большая часть роста приходится на растущий спрос на ZKApps. Анализируя использование комиссий за проверку ZKP на инфраструктуру и ZKApps, мы обнаружили, что доля ZKApps, которая составляла 40% в прошлом, выросла до 70-80% в 2024 году. Эти данные служат доказательством того, что недавний всплеск спроса на ZKP в основном обусловлен ZKApps.
Рисунок 3: Динамика оплаты проверки ZKPs
Источник: dune.xyz@nebra, Окулярный VC
До сих пор мы изучили, что такое ZKApps, выявили ключевые случаи использования, на которые следует обратить внимание, и обсудили, почему главным трендом в отрасли ZK, похоже, становится смещение от инфраструктур к приложениям. Возможность использования этих ZKApps, конечно, зависит от технологических достижений, которые делают их практичными и осуществимыми. Ранее мы отметили, что инфраструктура ZK достаточно зрела, и ZKApps, которые должным образом используют эту технологию, станут основными в отрасли Blockchain/Web3 в ближайшие годы. Итак, какие конкретные достижения позволили это осуществить, и что еще готовится?
Первое, о чем следует поговорить, - это прогресс в системах доказывания ZK. Учитывая сложность процесса, для тех, кто не имеет технического образования, часто непонятно, какие типы криптографических технологий используются в каких процессах и как их улучшения улучшили систему доказательства ZK. Таким образом, в этом разделе мы подчеркиваем значимые достижения в системах доказательства ZK вместе с понятными метафорами. В кратце, эти достижения принесли две основные выгоды: «Увеличение поддерживаемых функций» и «Оптимизация процесса вычислений».
*Для читателей, которые хотят проверить полные детали жизненного цикла системы доказательства ZK и усовершенствования в каждом конкретном процессе, пожалуйста, обратитесь к Приложению.
Поддержка большего количества функций: языки, специфичные для области (DSL)
Языки специального назначения (DSLs) в системах доказательства знаний (ZK) - это специализированные языки программирования, разработанные для решения конкретных задач в экосистеме ZK. Эти языки обогащают создание ZKP, предоставляя специализированный синтаксис и функциональность, оптимизированные для операций ZK. DSL, такие как Leo, Zinc, Cairo, Noir и ZoKrates, в настоящее время исследуются и разрабатываются, чтобы поддерживать больше функциональных возможностей, таких как изменяемые переменные, условные операторы и массивы.
Это аналогично ситуации, когда Бобу нужно доказать Алисе, что он сделал торт по легитимному рецепту, не раскрывая его. Первое, что Боб должен сделать, это составить свой рецепт. Рецепт должен включать все основные шаги и ингредиенты, необходимые для приготовления торта (например, приготовление теста с ингредиентами, затем выпекание). Было бы здорово, если бы Боб мог использовать более модные ингредиенты и навыки кулинарии в своем рецепте (рисунок 4)!
Рисунок 4: DSLs поддерживают большую функциональность для ZKPs
Источник: DALL E, Presto Research
Оптимизация вычислительного процесса: арифметизация, система доказательств (IOP+FCS)
После написания программы с использованием DSL она проходит процесс, такой как арифметизация и система доказательств (состоит из интерактивного оракула доказательств (IOP) и функциональной схемы обязательств (FCS)), чтобы быть преобразованной в ZKPs. Основная проблема в этих процессах заключается в минимизации вычислительных накладных расходов, чтобы сделать процесс генерации и проверки ZKP доступным для большего числа людей.
Среди усилий по сокращению вычислительных накладных расходов наиболее интуитивно понятным является уменьшение размера поля в Proof Systems. Здесь под размером поля понимается размер математического поля, используемого в процессе генерации ZKP. Простыми словами, он представляет собой общее количество возможных значений, которые могут быть использованы для создания секретных кодов; Большие размеры полей затрудняют угадывание кода, но требуют больше времени для генерации. Известные системы криптографического доказательства, такие как Groth16, Plonk и Halo2, о которых слышали даже те, кто не знаком с ZKP, используют размер поля 256 бит. Тем не менее, с развитием технологий, недавние системы доказательств, такие как Goldilocks и Plonky3, используют размеры полей от 31 до 64 бит без ущерба для безопасности. Современная система доказательств Binius значительно увеличила скорость вычислений, используя только 1 бит (нули и единицы) в качестве размера поля.
Вторым технологическим достижением для обсуждения является развитие децентрализованной инфраструктуры доказательств. В то время как достижения в области систем ZK доказательств оптимизировали и упростили процесс генерации и проверки доказательств, уменьшив объем вычислений, необходимых для этого, децентрализованная инфраструктура доказательств позволила отдельным лицам аутсорсить интенсивную вычислительную мощность для генерации ZKPs.
В настоящее время существует два основных метода реализации децентрализованной инфраструктуры доказательства в ZK-индустрии. Первый метод заключается в том, что цепочка на основе ZK создает свой собственный уровень доказательства, а второй заключается в использовании внешнего слоя доказательства, который может обрабатывать запросы на генерацию ZKP из различных цепочек и приложений.
Уровень внутреннего подтверждения
Для метода In-house prover layer сущности, генерирующие ZKP (т.е. проводники), подчинены конкретным цепочкам. Самым большим узким местом внутреннего слоя проводника является процесс инициализации: поскольку экономически невозможно, чтобы разработчики цепочек оснастили себя устройствами, генерирующими ZK, для обеспечения безшовного проводника для всех пользователей сети (этот подход также негативно влияет на безопасность и жизнеспособность сети), обычно они развертывают протоколы, которые привлекают отдельных лиц или группы с вычислительной мощностью для участия в проводнике, предлагая вознаграждения в виде местных токенов.
Репрезентативным примером проекта, использующего собственный прувер-слой, является Aleo, блокчейн ZK Layer 1. Подобно PoW в Биткойне, Aleo требует, чтобы проверщики генерировали ZKP, которые соответствуют определенному порогу (т.е. «Цель доказательства») для каждого блока. Если сумма накопленных доказательств превышает «Цель Coinbase», вознаграждение coinbase (токен Aleo) распределяется между проверяющими пропорционально их вкладу. Этот протокол Proof-of-Mining может стимулировать разработку более быстрого программного и аппаратного обеспечения для ZKP и децентрализацию экосистемы пруверов из-за широкого распределения вознаграждений за прувер.
Внешний уровень доказателя
С другой стороны, аутсорсинговые прувер-слои находятся за пределами блокчейна; и предоставляет вычислительную мощность по запросу от различных цепочек на основе ZK и ZKApps. Вы можете подумать о модульных блокчейнах, таких как Celestia, но с функцией генерации ZKP. Эти аутсорсинговые проверочные слои обычно функционируют в форме «рынка пруверов»: клиенты представляют свои транзакции, требующие генерации ZKP, в то время как проверщики предлагают свои услуги по доказанию, включая их возможности и стоимость генерации ZKP.
Представительными примерами проектов, в настоящее время использующих внешние слои проверки, являются =nil и Gevulot. =nil поддерживает ордербук для каждого цикла с покупками от пользователей и продажами от проверяющих. Открытие цены для генерации доказательства управляется через этот механизм ордербука. Gevulot работает в режиме PoS: он требует от проверяющих внесения залога и выполнения задач по проверке нагрузки для присоединения. Помимо системы ставок, задания по генерации доказательств случайным образом распределяются с использованием верифицируемой случайной функции (VRF) для обеспечения справедливости.
Тем не менее, у метода внешнего слоя проверяющего также есть серьезная проблема, которая заключается в трудности сохранения конфиденциальности от начала до конца, поскольку данные транзакции, включенные в запрос на подтверждение, предоставляются проверяющим, не запечатанными. Для решения этой проблемы проекты, такие как Marlin и zkPass, используют укрытия (защищенная изолированная среда выполнения, которая защищает целостность данных), чтобы гарантировать отсутствие утечки конфиденциальной информации в процессе генерации ZKP.
Рисунок 5: Обзор децентрализованных испытательных инфраструктур
Источник: Presto Research
До сих пор мы рассмотрели общую картину освоения отрасли ZK, преимущества, которые могут принести нам ZKApps, доказательства того, что основной тренд в отрасли ZK сдвигается от инфраструктуры к ZKApps, и технологические достижения, которые поддержат рост ZKApps. Развитие криптографических систем доказательств и децентрализованной доказательственной инфраструктуры проложило путь для более быстрого и доступного использования ZKApps, приближая технологию нулевого знания к повседневной жизни.
Индустрия блокчейна/Web3 часто подвергается критике за разработку чрезмерно разрекламированных технологий, направленных больше на привлечение инвесторов, при этом мало внимания уделяется фактическому рыночному спросу. Чтобы преодолеть эту критику, разработчики должны продвигать технологии таким образом, чтобы они действительно улучшали нашу жизнь; Однако для нас, пользователей, не менее важно постоянно оценивать, в каких областях эта технология может быть эффективно применена. Мы надеемся, что эта статья даст читателям широкое представление о ZKP и ZKApps и заинтригует больше DYOR в этой отрасли.
В предстоящей серии совместных проектов Presto Research и Ocular VC мы рассмотрим список передовых проектов, связанных с ZK (т.е. сводки конфиденциальности, доказательство на стороне клиента, уровни проверки конфиденциальности) как на стороне инфраструктуры, так и на стороне приложений, которые будут запущены на основе технологических достижений, о которых мы упоминали в этой статье. Оставайтесь на связи!
Эта статья взята из [Focal Point - Веб-3-информационный бюллетень Ocular], Пересылайте оригинальное название‘ZKApps 101: Обзор и перспективы ландшафта ZKApps’, Все права принадлежат оригинальному автору [YIWEI]. Если есть возражения против этой перепечатки, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкомандой, и они незамедлительно решат этот вопрос.
Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, являются исключительно взглядами автора и не являются инвестиционным советом.
Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. Если не указано иное, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещено.
Почему сейчас стоит обратить внимание на ZKApps?
Шум вокруг технологии нулевого знания (ZK) в индустрии блокчейна и Web3 продолжается уже несколько лет и сохраняется во второй половине 2024 года. Как Виталик Бутерин указанный"В то время как потребуется дальнейшее развитие инфраструктуры и оптимизация доказательств, ZK несомненно считается отраслевыми специалистами многообещающей технологией для решения трехпроблемы блокчейна, которая связана с балансировкой безопасности, масштабируемости и децентрализации без жертвования любым из них."
Поддавшись волне хайпа, многие инвесторы, независимо от своей технической экспертизы, вероятно, слышали о таких терминах, как SNARKs, STARKs и KZG, которые являются технологически сложными областями и активно изучаются и разрабатываются в сообществе Ethereum. Однако с точки зрения потребителя возникает один фундаментальный вопрос: «Я понимаю, что ZK - впечатляющая технология, но когда мы сможем реально использовать крутой продукт, основанный на ней? И достаточно ли технология зрелой, чтобы заменить существующие неподключенные к Web3 решения?».
Еще несколько лет назад ответ на этот вопрос был бы "Еще нет, и мы не знаем". Как упомянул Виталик, инфраструктура и криптографические технологии доказательств, необходимые для практической работы приложений на основе ZK (ZKApps) на стороне клиента, все еще отсутствовали, что делало их разработку сложной. Однако к 2024 году, хотя еще есть много места для улучшения, были сделаны значительные технологические достижения, позволяющие потенциалу коммерциализации ZKApps укорениться. Поэтому теперь нам нужно сосредоточиться на определении областей, где действительно нужна технология ZK, и обдумать, как использовать ее для практического улучшения качества нашей жизни. С точки зрения инвестора изучение категорий ZKApps, которые будут широко приняты в будущем, также может представлять многообещающие новые возможности.
В данном совместном исследовании ZK от Presto Research и Ocular VC мы представляем обзор и прогноз отрасли ZKApp, используя анализ тенденций маркетинга и передовые технологические исследования обеих исследовательских групп. В разделе 2 мы первыми рассмотрим текущий ландшафт принятия ZK и выделим, какие ZK инфраструктуры и ZKApps привлекают внимание. Среди них раздел 3 углубляется в историю развития ZKApps, обсуждая их необходимость и практические преимущества. В следующем разделе 4 мы исследуем тенденции инвестиций и анализ данных на цепочке в отрасли ZK на 2024 год, объясняя, почему ZKApps готовы стать следующей главной тенденцией. Наконец, в разделе 5 мы обсудим текущие исследования и разработки и достижения в инфраструктуре, чтобы сделать ZKApps практичными и основным трендом.
Существующий ландшафт принятия ZK может быть классифицирован по многим различным критериям, но здесь мы широко их группируем на основе следующих: функционирует ли сервис в качестве инфраструктуры или приложения, и приоритизирует ли он конфиденциальность, используя свойство нулевого знания, или приоритизирует он полезность, используя свойство краткости.
Рисунок 1: Текущая карта распространения ZK
Источник: Ocular VC
Тип 1: Инфраструктура, ориентированная на конфиденциальность
Сервисы в этой категории в первую очередь направлены на решение проблем конфиденциальности в ZK-системах, поскольку многие поставщики ZKP все еще могут иметь возможность проверять транзакции, создавая риск разглашения чувствительных данных. Другими словами, утечка конфиденциальной информации часто происходит в процессе, когда клиенты представляют свои транзакции поставщику ZKP для создания ZK-доказательства. Таким образом, эту защищенную конфиденциальность инфраструктуру можно предложить как через уровень доказателя (более подробные объяснения в разделе 5.2), так и через компонент виртуальной машины (VM) для улучшения контроля доступа и обеспечения конфиденциальности данных от начала до конца. Репрезентативными примерами являются Ингоняма, Краткий, и Espresso.
Тип 2: Инфраструктура, ориентированная на утилиты
Технология ZK полезна не только для сохранения конфиденциальности, но и для улучшения полезности ZKApps. Один из лучших примеров использования полезности ZK - это ZK L2 (т. Е. ZK-rollups). Сейчас хорошо известно, что среди текущих ZK L2 есть очень мало случаев, которые фактически гарантируют конфиденциальность транзакций от начала до конца. Тем не менее, цепочки ZK L2, такие какТайко, zkSync, Интмакс, и Зекоиспользование свойства краткости технологии ZK для значительного увеличения масштабируемости блокчейна путем объединения правильности тысяч транзакций в один ZK-доказательство и его представления на L1. Другой вариант использования, ориентированный на полезность, - это слой доказателей. Слои доказателей - это субъекты, предоставляющие вычислительную мощность для помощи лицам с слабыми устройствами в участии в процессе генерации и верификации ZKP. Услуги, такие как RiscZero, Cysic, Неприводимый, и Выровненный слойв настоящее время работают в этой области.
Тип 3: Приложения, ориентированные на конфиденциальность
Конфиденциальные приложения часто являются первым случаем, который приходит в голову, когда мы думаем о «ZK-приложениях». Сервисы в этой категории в основном являются приложениями, которые используют нулевое знание свойства ZK-технологии и приоритезируют конфиденциальность перед другими свойствами. Это свойство широко применяется в областях, которые обрабатывают чувствительную персональную информацию, такую как KYC, верификация и удостоверения, для защиты конфиденциальности клиентов. Известные текущие проекты включают в себя zkPass, Люмина, 0xKYC, и zkMe. Этот ландшафт также расширяется на такие области, как безопасные кошельки и электронные письма, с примерами, такими как ZKSafeиzkEmail.
Тип 4: Приложения, ориентированные на полезность
Приложения, ориентированные на утилиты, в основном работают поверх ZK L2. В настоящее время в этой области преобладают приложения, связанные с DeFi, такие как DEX и платформы для кредитования. Хотя ZK L2 не гарантирует конфиденциальность, эти приложения используют возможность ZK L2 для предоставления быстрой и недорогой обработки транзакций, что является важным в секторе DeFi. Заметные приложения, работающие в настоящее время, включают в себя zkФинансы, ZKX, zkEra Finance, zkLendиeZKalibur.
Нулевые доказательства (ZKP) стали преобразующей технологией в индустрии блокчейна, предлагая революционные прорывы в области конфиденциальности и масштабируемости. Исходя из криптографических исследований, ZKP превратились из теоретических концепций в практические приложения ZK (ZKApps), существенно формируя ландшафт децентрализованной финансовой сферы (DeFi), кибербезопасности и т. д.
Генезис ZKP
Концепция ZKP впервые была представлена в 1985 году Шафи Голдвассером, Сильвио Микали и Чарльзом Рэковым. Изначально это был теоретический прорыв в криптографии, демонстрирующий способность доказать владение определенным знанием, не раскрывая само это знание. ZKP особенно полезны в системах аутентификации, где используются пароли, поскольку они позволяют проводить проверку без его раскрытия. Заметно, что компании веб-инфраструктуры, такие как Cloudflare, приняли механизмы ZKP для безопасной веб-проверки с использованием аппаратных средств поставщика.
Переход к технологии блокчейн
Интеграция ZKPs в технологию блокчейна стала переломным моментом в ее развитии. Одним из первых принявших это решение был Zcash, который внедрил концепцию ZK в свою платежную систему для обеспечения конфиденциальности транзакций от начала до конца. ZKPs позволяют проверять транзакции (т.е. отправитель имеет достаточное количество монет, и они не дважды потрачены), не раскрывая отправителя, получателя или сумму транзакции. Этот пример использования подчеркивает потенциал интеграции ZKPs непосредственно в блокчейн-платформы, представляя интересное применение.
Расширение интеграции ZKP приобрело импульс с начальным развертыванием на решениях Ethereum L2, таких как zkSync и Starknet. Эти платформы используют ZKP в качестве решений масштабирования, чтобы решить низкие уровни TPS, которые являются общим узким местом в блокчейн-системах. Успешная реализация ZKP в этих контекстах вызвала дополнительный интерес к разработке более практичных приложений, которые используют существующую инфраструктуру, улучшая как конфиденциальность, так и эффективность.
Поскольку инфраструктура за последние годы укрепилась и стала более зрелой, люди начинают обращать внимание на ZKApps. Мы расскажем о подробностях и преимуществах ZKApps в следующем разделе.
Как кратко было представлено в разделе 2, мы определяем ZKApps как приложение, использующее ZKPs и ZK-инфраструктуру для создания транзакций, в первую очередь направленных на 1) сохранение конфиденциальности пользователей и/или 2) повышение эффективности.
Сосредоточиваясь на аспекте конфиденциальности, приложения, которые предпочитают не хранить свои транзакционные данные (т.е. процедуры KYC, генетическое тестирование и конфиденциальные личные данные) на общедоступных цепочках, представляют убедительные случаи использования. Используя ZKPs, эти данные могут быть безопасно сохранены в локальной базе данных без раскрытия для общественности, но могут быть проверены (например, доказать, что кровь Алисы - группа В, доказать, что Бобу больше 20 лет) в масштабах всего мира. Такой подход особенно выгоден для приложений, требующих конфиденциальности, при этом также необходима ответственность и прозрачность. Проекты, работающие над этой темой, включают в себя zkPass, nuAuth, и BioSnark.
Бутан, небольшая азиатская страна, расположенная между Индией и Китаем, является примером. Страна была с использованием ZKPsнациональный уровень для создания инфраструктуры цифровой идентификации в последние годы. Такой подход упрощает управление данными государством, обеспечивая возможность верификации данных за границей без конфликтов с регуляциями конфиденциальности данных других стран.
Интересно, что это использование ZKPs может быть дополнительно реализовано в системы кредитования и механизмы проверки личности, способствуя международному сотрудничеству и доверию к общим цифровым услугам. Например, кредиты USDT могут использовать ZKPs для защиты и проверки кредитов вне цепи. Такой подход может дополнительно облегчить выпуск необеспеченных кредитов на цепи с использованием стабильных монет. Такие применения ZKPs могут революционизировать оценку кредитоспособности и выдачу кредитов, улучшая безопасность и доверие, а также расширяя доступ к финансовым услугам.
Есть еще несколько недостаточно исследованных областей, таких как GambleFi, где такой подход может быть особенно полезен. ZKP позволяют справедливую и устойчивую к мошенничеству азартную игру, криптографически проверяя результаты и действия без раскрытия базовых данных. Примером может служить создание ставочных пулов, где взносы и выигрыши пользователей остаются анонимными, но общий размер и распределение пула могут быть проверены. Эти преимущества, надеюсь, смогут привлечь больше пользователей в GambleFi, способствуя доверию и предлагая более конфиденциальное и масштабируемое игровое впечатление.
Использование ZKP, конечно, не ограничивается этими примерами. Помимо упомянутых случаев использования, ZKP может быть введен в социальные сети для защиты анонимности создателей контента, а также для лучших игроков, которые не хотят делиться своими стратегиями. Таким образом, продолжается исследование того, как ZKP может предложить более продвинутые услуги в различных областях нашей повседневной жизни по сравнению с существующими методами, и в будущем будут продолжаться поиск новых случаев использования.
В этом разделе мы предоставляем анализ данных о том, почему основная тенденция в отрасли ZK смещается от инфраструктуры к приложениям. В разделе 4.1 мы исследуем, почему ZKApps являются следующей многообещающей тенденцией, основываясь на инвестиционных тенденциях 2024 года. И в разделе 4.2 мы рассматриваем, как спрос клиентов на реальные ZKApps увеличился, используя on-chain данные в качестве доказательства.
При изучении истории инвестиций в индустрии ZK очевидно, что большая часть существенных инвестиций была направлена на инфраструктуры ZK (т. е. ZK L1 / L2, аппаратное ускорение), включая проекты, такие как zkSync, Starknet, Aleo и Cysics. Общие инвестиции в этот рынок превысили 1 миллиард долларов, и многие проекты готовятся к запуску продуктов в следующих кварталах. Эта тенденция продолжается и в 2024 году, как показывает устойчивая динамика пяти самых крупных сделок по сбору средств, связанных с ZK (рисунок 2), четыре из которых получили инвестиции свыше 15 миллионов долларов. Следует отметить, что четыре из пяти крупных сделок были связаны с уровнями доказательств, а одна с решениями L2.
Почему слой доказательств получает так много внимания? Как объясняется в разделе 3, слой доказательств является критическим компонентом, который поддерживает растущий спрос на ZKP, позволяя людям с слабыми устройствами принимать участие в процессе генерации и верификации ZKP. Это увеличение спроса на слои доказательств указывает на значительный рост спроса на ZKP, что свидетельствует о том, что все больше людей хотят генерировать транзакции с использованием ZK L1/L2s.
Рисунок 2: Тенденции инвестирования в ZK на 2024 год
Источник: Cointelegraph, The Block, Ocular VC
Существует две возможные интерпретации повышенного спроса на транзакции в цепочках ZK L1/L2. Во-первых, спрос на ZKApps вырос, что привело к тому, что в базовую цепочку ZK отправлялось больше транзакций. Во-вторых, объем переводов в цепочках ZK значительно увеличился из-за запуска ZK L1/L2 в основной сети за последние два года, что привело к росту количества транзакций. Независимо от того, какая интерпретация верна, прогноз для ZKApps остается позитивным. В первом случае это сигнализирует о том, что все больше людей хотят использовать ZKApps. В последнем случае это указывает на то, что по мере того, как все больше людей используют базовую цепочку ZK, а экосистема и инфраструктура становятся более зрелыми, создается среда, способствующая развитию ZKApps.
Теперь давайте непосредственно подтвердим увеличение спроса на ZKApps через анализ данных на цепи. В течение последних 1,5 лет можно наблюдать, что накопленные сборы, использованные в процессе ZKP-проверки, составляют превысил $198 миллионов, указывая на значительный рост спроса на ZKP по сравнению с предыдущими годами. Более важно то, что большая часть роста приходится на растущий спрос на ZKApps. Анализируя использование комиссий за проверку ZKP на инфраструктуру и ZKApps, мы обнаружили, что доля ZKApps, которая составляла 40% в прошлом, выросла до 70-80% в 2024 году. Эти данные служат доказательством того, что недавний всплеск спроса на ZKP в основном обусловлен ZKApps.
Рисунок 3: Динамика оплаты проверки ZKPs
Источник: dune.xyz@nebra, Окулярный VC
До сих пор мы изучили, что такое ZKApps, выявили ключевые случаи использования, на которые следует обратить внимание, и обсудили, почему главным трендом в отрасли ZK, похоже, становится смещение от инфраструктур к приложениям. Возможность использования этих ZKApps, конечно, зависит от технологических достижений, которые делают их практичными и осуществимыми. Ранее мы отметили, что инфраструктура ZK достаточно зрела, и ZKApps, которые должным образом используют эту технологию, станут основными в отрасли Blockchain/Web3 в ближайшие годы. Итак, какие конкретные достижения позволили это осуществить, и что еще готовится?
Первое, о чем следует поговорить, - это прогресс в системах доказывания ZK. Учитывая сложность процесса, для тех, кто не имеет технического образования, часто непонятно, какие типы криптографических технологий используются в каких процессах и как их улучшения улучшили систему доказательства ZK. Таким образом, в этом разделе мы подчеркиваем значимые достижения в системах доказательства ZK вместе с понятными метафорами. В кратце, эти достижения принесли две основные выгоды: «Увеличение поддерживаемых функций» и «Оптимизация процесса вычислений».
*Для читателей, которые хотят проверить полные детали жизненного цикла системы доказательства ZK и усовершенствования в каждом конкретном процессе, пожалуйста, обратитесь к Приложению.
Поддержка большего количества функций: языки, специфичные для области (DSL)
Языки специального назначения (DSLs) в системах доказательства знаний (ZK) - это специализированные языки программирования, разработанные для решения конкретных задач в экосистеме ZK. Эти языки обогащают создание ZKP, предоставляя специализированный синтаксис и функциональность, оптимизированные для операций ZK. DSL, такие как Leo, Zinc, Cairo, Noir и ZoKrates, в настоящее время исследуются и разрабатываются, чтобы поддерживать больше функциональных возможностей, таких как изменяемые переменные, условные операторы и массивы.
Это аналогично ситуации, когда Бобу нужно доказать Алисе, что он сделал торт по легитимному рецепту, не раскрывая его. Первое, что Боб должен сделать, это составить свой рецепт. Рецепт должен включать все основные шаги и ингредиенты, необходимые для приготовления торта (например, приготовление теста с ингредиентами, затем выпекание). Было бы здорово, если бы Боб мог использовать более модные ингредиенты и навыки кулинарии в своем рецепте (рисунок 4)!
Рисунок 4: DSLs поддерживают большую функциональность для ZKPs
Источник: DALL E, Presto Research
Оптимизация вычислительного процесса: арифметизация, система доказательств (IOP+FCS)
После написания программы с использованием DSL она проходит процесс, такой как арифметизация и система доказательств (состоит из интерактивного оракула доказательств (IOP) и функциональной схемы обязательств (FCS)), чтобы быть преобразованной в ZKPs. Основная проблема в этих процессах заключается в минимизации вычислительных накладных расходов, чтобы сделать процесс генерации и проверки ZKP доступным для большего числа людей.
Среди усилий по сокращению вычислительных накладных расходов наиболее интуитивно понятным является уменьшение размера поля в Proof Systems. Здесь под размером поля понимается размер математического поля, используемого в процессе генерации ZKP. Простыми словами, он представляет собой общее количество возможных значений, которые могут быть использованы для создания секретных кодов; Большие размеры полей затрудняют угадывание кода, но требуют больше времени для генерации. Известные системы криптографического доказательства, такие как Groth16, Plonk и Halo2, о которых слышали даже те, кто не знаком с ZKP, используют размер поля 256 бит. Тем не менее, с развитием технологий, недавние системы доказательств, такие как Goldilocks и Plonky3, используют размеры полей от 31 до 64 бит без ущерба для безопасности. Современная система доказательств Binius значительно увеличила скорость вычислений, используя только 1 бит (нули и единицы) в качестве размера поля.
Вторым технологическим достижением для обсуждения является развитие децентрализованной инфраструктуры доказательств. В то время как достижения в области систем ZK доказательств оптимизировали и упростили процесс генерации и проверки доказательств, уменьшив объем вычислений, необходимых для этого, децентрализованная инфраструктура доказательств позволила отдельным лицам аутсорсить интенсивную вычислительную мощность для генерации ZKPs.
В настоящее время существует два основных метода реализации децентрализованной инфраструктуры доказательства в ZK-индустрии. Первый метод заключается в том, что цепочка на основе ZK создает свой собственный уровень доказательства, а второй заключается в использовании внешнего слоя доказательства, который может обрабатывать запросы на генерацию ZKP из различных цепочек и приложений.
Уровень внутреннего подтверждения
Для метода In-house prover layer сущности, генерирующие ZKP (т.е. проводники), подчинены конкретным цепочкам. Самым большим узким местом внутреннего слоя проводника является процесс инициализации: поскольку экономически невозможно, чтобы разработчики цепочек оснастили себя устройствами, генерирующими ZK, для обеспечения безшовного проводника для всех пользователей сети (этот подход также негативно влияет на безопасность и жизнеспособность сети), обычно они развертывают протоколы, которые привлекают отдельных лиц или группы с вычислительной мощностью для участия в проводнике, предлагая вознаграждения в виде местных токенов.
Репрезентативным примером проекта, использующего собственный прувер-слой, является Aleo, блокчейн ZK Layer 1. Подобно PoW в Биткойне, Aleo требует, чтобы проверщики генерировали ZKP, которые соответствуют определенному порогу (т.е. «Цель доказательства») для каждого блока. Если сумма накопленных доказательств превышает «Цель Coinbase», вознаграждение coinbase (токен Aleo) распределяется между проверяющими пропорционально их вкладу. Этот протокол Proof-of-Mining может стимулировать разработку более быстрого программного и аппаратного обеспечения для ZKP и децентрализацию экосистемы пруверов из-за широкого распределения вознаграждений за прувер.
Внешний уровень доказателя
С другой стороны, аутсорсинговые прувер-слои находятся за пределами блокчейна; и предоставляет вычислительную мощность по запросу от различных цепочек на основе ZK и ZKApps. Вы можете подумать о модульных блокчейнах, таких как Celestia, но с функцией генерации ZKP. Эти аутсорсинговые проверочные слои обычно функционируют в форме «рынка пруверов»: клиенты представляют свои транзакции, требующие генерации ZKP, в то время как проверщики предлагают свои услуги по доказанию, включая их возможности и стоимость генерации ZKP.
Представительными примерами проектов, в настоящее время использующих внешние слои проверки, являются =nil и Gevulot. =nil поддерживает ордербук для каждого цикла с покупками от пользователей и продажами от проверяющих. Открытие цены для генерации доказательства управляется через этот механизм ордербука. Gevulot работает в режиме PoS: он требует от проверяющих внесения залога и выполнения задач по проверке нагрузки для присоединения. Помимо системы ставок, задания по генерации доказательств случайным образом распределяются с использованием верифицируемой случайной функции (VRF) для обеспечения справедливости.
Тем не менее, у метода внешнего слоя проверяющего также есть серьезная проблема, которая заключается в трудности сохранения конфиденциальности от начала до конца, поскольку данные транзакции, включенные в запрос на подтверждение, предоставляются проверяющим, не запечатанными. Для решения этой проблемы проекты, такие как Marlin и zkPass, используют укрытия (защищенная изолированная среда выполнения, которая защищает целостность данных), чтобы гарантировать отсутствие утечки конфиденциальной информации в процессе генерации ZKP.
Рисунок 5: Обзор децентрализованных испытательных инфраструктур
Источник: Presto Research
До сих пор мы рассмотрели общую картину освоения отрасли ZK, преимущества, которые могут принести нам ZKApps, доказательства того, что основной тренд в отрасли ZK сдвигается от инфраструктуры к ZKApps, и технологические достижения, которые поддержат рост ZKApps. Развитие криптографических систем доказательств и децентрализованной доказательственной инфраструктуры проложило путь для более быстрого и доступного использования ZKApps, приближая технологию нулевого знания к повседневной жизни.
Индустрия блокчейна/Web3 часто подвергается критике за разработку чрезмерно разрекламированных технологий, направленных больше на привлечение инвесторов, при этом мало внимания уделяется фактическому рыночному спросу. Чтобы преодолеть эту критику, разработчики должны продвигать технологии таким образом, чтобы они действительно улучшали нашу жизнь; Однако для нас, пользователей, не менее важно постоянно оценивать, в каких областях эта технология может быть эффективно применена. Мы надеемся, что эта статья даст читателям широкое представление о ZKP и ZKApps и заинтригует больше DYOR в этой отрасли.
В предстоящей серии совместных проектов Presto Research и Ocular VC мы рассмотрим список передовых проектов, связанных с ZK (т.е. сводки конфиденциальности, доказательство на стороне клиента, уровни проверки конфиденциальности) как на стороне инфраструктуры, так и на стороне приложений, которые будут запущены на основе технологических достижений, о которых мы упоминали в этой статье. Оставайтесь на связи!
Эта статья взята из [Focal Point - Веб-3-информационный бюллетень Ocular], Пересылайте оригинальное название‘ZKApps 101: Обзор и перспективы ландшафта ZKApps’, Все права принадлежат оригинальному автору [YIWEI]. Если есть возражения против этой перепечатки, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкомандой, и они незамедлительно решат этот вопрос.
Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, являются исключительно взглядами автора и не являются инвестиционным советом.
Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. Если не указано иное, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещено.