Was sind zk-SNARKs?

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Der vollständige Leitfaden zu den leistungsfähigsten Krypto-Beweisen


Erste Schritte

Zero-Knowledge-Beweise. zk-SNARKs. Diese Begriffe werden häufig in Kryptowährungskreisen verwendet, oft im Zusammenhang mit der Verschlüsselung von Transaktionen. Im Kontext des Mina-Protokolls sind sie ein wesentlicher Bestandteil unserer wichtigsten Innovation: eine kleine, konstant große Blockchain. Ihre Ursprünge reichen bis ins Jahr 1985 zurück, als Zero-Knowledge-Beweise erstmals in dem Fachartikel "Die Wissenskomplexität interaktiver Beweissysteme" erläutert wurden. Aber die Frage bleibt: Was sind sie eigentlich?

Die zentrale Vision von Kryptowährungen besteht darin, es einzelnen Personen zu ermöglichen, ihre Abhängigkeit von zentralisierten Mächten und anderen Mittelsmännern zu verringern. zk-SNARKs sind eine Innovation, die diese Vision Wirklichkeit werden lassen kann. Da zk-SNARKs jedoch so komplex sind, ist es schwierig, klare, zugängliche Ressourcen zu finden. Unser Team von Kryptographen und Ingenieuren hat die verfügbaren Ressourcen zusammengestellt, zusammengefasst und überprüft, um Dir den Einstieg zu erleichtern, egal ob Du Anfänger oder Experte bist. Kennst Du eine Ressource, die wir aufnehmen sollten? Lass es uns im Abschnitt Kommentare unten wissen.

Zunächst werden Izaak und Vanishree, zwei Mitglieder unseres Kryptographie-Teams, die ihr Leben dem Studium von zk-SNARKS gewidmet haben, Dir mit einer Einführung helfen.


Zero-Knowledge-Beweise: Eine intuitive Erklärung

Vanishree Rao, ein Kryptograph, der am Mina-Protokoll arbeitet, bietet diese Erklärung an, indem er das klassische 3-Farben-Problem verwendet, um Schlüsselkonzepte wie Solidität, Zero-Knowledgeness und Verifizierer einzuführen. Dieser kurze (<5 Minuten) Artikel ist sehr visuell und ein guter Ausgangspunkt.


Verwendung von zk-SNARKs für eine konstant große Blockchain

In dieser Präsentation bietet Izaak Meckler, Mitbegründer und CTO von O(1) Labs sowie leitender Kryptograph, der am Mina-Protokoll arbeitet, einen Überblick und eine Einführung nicht nur in die Konzepte hinter zk-SNARKs, sondern auch mit praktischen Beispielen, warum sie wichtig sind.


Mehr Informationen

Dies sind die besten Ressourcen, die Zero-Knowledge-Beweise und zk-SNARKs leichter zugänglich machen. Visuelle Metaphern und vereinfachte Erklärungen werden verwendet, um die oben eingeführten Konzepte zu erläutern und zu erweitern.


Einführung in Zero-Knowledge-Beweise

Dieser Beitrag ist ein guter Ausgangspunkt. Zunächst einmal gibt es hier ein wenig geschichtlichen Hintergrund, der den ursprünglichen Kontext des Fachartikels von 1985 "Die Wissenskomplexität interaktiver Beweissysteme" erklärt, der die ganze Sache ins Rollen brachte. Zweitens hat er eine leicht vereinfachte und visuellere Nacherzählung der Ali-Baba-Höhlengeschichte. Drittens bietet er eine schöne prägnante Zusammenfassung der drei Eigenschaften, die ein Zero-Knowledge-Beweis erfüllen muss: Vollständigkeit, Solidität, Zero-Knowledge.


Erkläre, als wäre ich 5 Jahre alt: Zero-Knowledge-Beweis – Halloween-Ausgabe

Dieses Beispiel nimmt das etwas bekannte "Yao's Millionärsproblem" - bei dem zwei Millionäre herausfinden wollen, ob sie über die gleiche Menge Geld verfügen, ohne dass einer der beiden seinen Besitz offenlegen muss - und stellt es in den Kontext zweier Kinder (offensichtlich Alice und Bob), die herausfinden wollen, ob sie die gleiche Menge an Süßigkeiten bei einer Süßes-oder-Saures-Tour mitgenommen haben.


VIDEO: Zero-Knowledge-Beweis – ZPK

Wenn wir die visuellen Eindrücke wirklich verbessern wollen, sollten wir direkt zu YouTube gehen. Diese kurze (10 Minuten) Erklärung benutzt Animation, um eine weitere einfache Version zu demonstrieren, wie man beweisen kann, dass etwas der Fall ist, ohne die besonderen Umstände zu enthüllen, die dazu führen. In diesem Fall ist das verwendete Beispiel eine Person, die versucht, ihren farbenblinden Freund davon zu überzeugen, dass es einen Unterschied zwischen einem grünen und einem roten Ball gibt. Dieses Video geht auch auf den Unterschied zwischen interaktiven und nicht-interaktiven ZKPs ein und bereitet die Diskussion über SNARKS vor.


VIDEO: Zero-Knowledge-Beweis

Wenn das obige Video die Grundlagen Einführung für ZKPs ist, stell Dir dies als das Fortsetzungs-Video vor. Mit mehr Erzählung und ein paar unterschiedlichen visuellen Beispielen - einschließlich eines Kartensatzes, bei dem man beweist, dass eine Karte eine bestimmte Farbe hat, ohne etwas anderes zu enthüllen - wiederholt dieses Video auch die grundlegenden Eigenschaften, die für einen Zero-Knowledge-Beweis erforderlich sind.


Zero-Knowledge-Beweise: Eine illustrierte Fibel - 1 & 2

Ok, jetzt kommen wir zu den guten Sachen! Diese zweiteilige Serie stammt von Matthew Green, der seit Beginn des Projekts mit Zcash involviert ist und der die meiste Zeit als Kryptograph und Professor an der Johns Hopkins Universität arbeitet. Teil 1 beschäftigt sich mit einigen Dingen. Zunächst geht er tiefer auf die Ursprünge und den Hintergrund der ZKPs ein - einschließlich einer Diskussion, warum wir uns überhaupt für sie interessiert haben. Zweitens wird anhand einer Reihe von Beispielen aus der realen Welt, einschließlich einer telekommunikationsbezogenen Version des Dreifarbenproblems des Graphen, erklärt, was diese Arten der Interaktion zu "Zero-Knowledge" macht. Drittens werden zusätzliche wichtige Konzepte wie Commitment-Verfahren eingeführt. Während Teil 1 eindeutig nicht-technisch ist, dringt Teil 2 in ein technisches Gebiet vor, das noch relativ einfach zu verfolgen ist.


WTF bedeutet Zero-Knowledge-Beweis & Einführung in den Zero-Knowledge-Beweis: Das Protokoll der zukünftigen Blockchain Generation

Nachdem Du nun die Chance hattest, Dich wirklich mit der Grundidee von Zero-Knowledge-Beweisen auseinanderzusetzen, und eine Reihe verschiedener visueller Metaphern kennen gelernt hast, lass uns einige zusätzliche Konzepte vorstellen. Diese beiden Beispiele sind sehr ähnlich und funktionieren gut als ein Paar. Obwohl sie immer noch sehr grundlegend sind, werden sie Deine Perspektive um Folgendes erweitern: 1) den Unterschied zwischen interaktiven und nicht-interaktiven Zero-Knowledge-Beweisen und 2) zk-SNARKS. Vor allem das zweite Beispiel leistet gute Arbeit darin, jeden Teil des Akronyms aufzuschlüsseln, um die beteiligten Konzepte zu verstehen.


Zero Knowledge Proofs Teil Eins: Die kryptographischen Protokolle und ihre Variationen

Dieser Artikel wiederholt mehr oder weniger viele der in den vorhergehenden Arbeiten diskutierten Konzepte. Eine wertvolle Ergänzung ist eine zusätzliche vereinfachte Definition von zk-SNARKs und ein Vergleich mit zk-STARKs.


VIDEO: Was sind ZK-Snarks?

Nachdem wir nun die Brücke von Zero-Knowledge-Beweisen zu SNARKs geschlagen haben, haben wir noch ein kurzes Einführungsvideo für die visuell Interessierten. Dieser 4-minütige Überblick wird Dir die Grundlagen vermitteln, so dass wir wieder in einige substantiellere Inhalte eintauchen können.


zk-SNARKS und zk-STARKS erklärt

Diese Aufarbeitung stammt von der Binance Academy und geht sogar noch weiter beim Erklären der Unterschiede zwischen zk-SNARKS und zk-STARKS. Dies ist eine der prägnantesten und klarsten nicht-technischen Kurzerklärungen, die es gibt.


Was sind zkSNARKs? Der umfassende unheimliche Mathematik Führer

Wenn auch meist nicht allzu technisch, verwendet dieser Artikel jedoch ein wenig Mathematik, um tiefer in die Erklärung der zkSNARKs zu gelangen. Allerdings geschieht dies erst nach vielen hilfreichen visuellen Darstellungen und vereinfachten ersten Erklärungen, und zwar in einer Weise, bei der wir versprechen, dass Du sie nach all den anderen Dingen, die Du gelesen hast, auch verstehen wirst.


Warum zk-SNARKs für den Blockchain-Datenschutz entscheidend sind

Bisher haben wir eine Menge visueller Erklärungen dafür gesehen, was Zero-Knowledge-Beweise sind, sowie vereinfachte Definitionen, um das Konzept der zk-SNARKs zu verstehen. Was wir bisher noch nicht gesehen haben, ist eine einfache, klare Artikulierung, warum das alles wichtig ist. In diesem Beitrag für Forbes vollzieht Samantha Radocchia jedoch genau das. Sie erläutert den Zusammenhang zwischen der großen Menge an Daten, die die Dienste um uns herum sammeln, dem grassierenden Missbrauch und der Unsicherheit dieser Daten und dem Bedarf an Datenschutztechnologien wie SNARKs.


VIDEO: Rhapsodie in Zero-Knowledge: Beweisen ohne Enthüllung

Dieser wunderbare Vortrag nimmt viele der in den obigen Artikeln gefundenen Konzepte auf und bringt sie in eine prägnante, klare Abfolge. Wenn Du nur ein Video möchtest, um absolut alles in diesem Grundlagen Abschnitt zusammenzufassen und Dich auf den nächsten, eher technischen Abschnitt vorzubereiten, dann ist dies das richtige für Dich.


Technische Information

Wenn Du so weit gelesen hast, bist Du bereit, in technische Details einzusteigen. Im Folgenden wird sowohl das Wie als auch das Warum behandelt, indem detailreich die Anwendungen von zk-SNARKs erläutert werden und warum sie so verheißungsvoll für die Erfüllung der Kernaufgabe von Kryptowährungen sind.


Einführung in zk-SNAKRs mit Beispielen

In diesem Beitrag, der im ConsenSys-Blog veröffentlicht wurde, werden alle Schlüsselkonzepte, die Du oben gelernt hast - wie Verifizierer, Prüfer und Zeugen - in einen mathematischen Rahmen gestellt, der die Grundlage für ein technischeres Verständnis bilden kann. Selbst für ein nicht-technisches Publikum ist dies immer noch eine interessante Lektüre, die Du wahrscheinlich mitverfolgen kannst.


VIDEO: Einführung in SNARKs

Dieser 20-minütige Vortrag, der auf der DevCon 3 gefilmt wurde, ist eine Einführung in SNARKs von Dr. Christian Reitweissner. Einer der wertvollen Aspekte dieses Vortrags ist der Bezugsrahmen. Noch bevor er in das Thema eintaucht, erklärt er, warum SNARKs für Blockchains so wichtig sind, wobei er sowohl die Skalierung als auch Datenschutz diskutiert.


VIDEO: Eli Ben-Sasson, wissenschaftlicher ZCash Mitbegründer, Miterfinder von zk-SNARKs, Mitbegründer von Starkware

Manchmal muss man direkt zur Quelle gehen. Eli Ben-Sasson war Mitbegründer von Zcash, Miterfinder von SNARKs und hat (wie zu erwarten) einen Reichtum an Wissen mitzuteilen. Dies ist kein Standard-Video-Interview, sondern tatsächlich ein Einführungsseminar zum Thema. Es ist sogar noch besser, wenn Du die Einführung mit einigen der oben genannten Ressourcen erhalten hast, aber in jedem Fall ist dies ein absolutes Muss.


Zero-Knowledge-Beweise, ein Brettspiel und undichte Abstraktionen: Wie ich zk-SNARKs von Grund auf gelernt habe

Wo wir grad beim obigen Blogbeitrag sind: Dieses Werk stammt von einem Coder, der diesen, neben anderen Ressourcen, benutzt hat, um sich beizubringen, wie man mit zk-SNARKs arbeitet. Dies ist eine großartige Kombination aus einem persönlichen Lernbericht und einigen Erkenntnissen, die auch Dir helfen könnten.


Wissen über zk SNARKs

Zaki Manian vom Tendermint-Team hat diesen Leitfaden zusammengestellt, um es Leuten leicht zu machen, einzutauchen und mehr über ZKPs und SNARKs zu erfahren. Er gliedert die von ihm vorgeschlagenen Inhalte in einige verschiedene Kategorien: Studien, quadratische arithmetische Programme, Pairing-Kryptographie, essentielle SNARK Arbeiten und neuere Forschung. Wenn unsere Kuratierung ein Grundlagen Leitfaden ist, ist dies ein guter Ausgangspunkt, um tiefer einzusteigen.


Vitalik Buterin’s SNARK Serie

Wenn es um SNARK-Inhalte geht, ist dies der beste aller Zeiten. Von Ende 2016 bis Anfang 2017 schrieb der Schöpfer von Ethereum, Vitalik Buterin, eine dreiteilige Serie. Der erste Teil war "Quadratische arithmetische Programme: Von Zero zum Helden", wobei er (wie Vitalik es ausdrückte) in "die Maschinerie hinter die Technologie" eintaucht. Teil 2 war "Die Erforschung elliptischer Kurvenpaare" und Teil 3 "zk-SNARKS: Unter der Motorhaube". Dies ist eine wesentlich technischere Erkundung, die auf dem Rahmen der beiden anderen aufbaut. Nichts für schwache Nerven, aber nichtsdestotrotz ein beeindruckender Text.