إثبات المعرفة الصفرية المختصر غير التفاعلي (zk SNARK)

ما هو ZK-SNARK؟

يُعتبر ZK-SNARK نوعًا من إثباتات المعرفة الصفرية يتيح إثبات صحة عملية حسابية دون الكشف عن أي تفاصيل حول المدخلات نفسها. من أبرز خصائصه: إثباتات موجزة، تحقق سريع، وعدم الحاجة لجولات تواصل متعددة.

يمكنك تصور إثبات المعرفة الصفرية كطريقة "لإثبات معرفتك برمز خزنة دون الإفصاح عن الرمز نفسه". تقوم ZK-SNARKs بتحويل هذا المفهوم إلى أداة عملية: حيث ينشئ المستخدمون إثباتًا مضغوطًا دون اتصال بالإنترنت، ويمكن للبلوكشين التحقق من صحة النتيجة باستخدام حسابات بسيطة جدًا. هذا ذو قيمة كبيرة لحماية الخصوصية وزيادة إنتاجية البلوكشين.

كيف تعمل ZK-SNARKs؟

تعتمد ZK-SNARKs على تحويل عملية حسابية بحاجة للتحقق إلى مجموعة من القواعد القابلة للتحقق، ثم استخدام أساليب رياضية لإنتاج إثبات قصير جدًا. يمكن للمُحقق، باستخدام معايير متاحة للعامة، التحقق بسرعة من صحة الإثبات.

• تعني "موجزة" أن الإثبات صغير للغاية ويتطلب أقل قدر من الحسابات للتحقق.
• تعني "غير تفاعلية" أنه لا يوجد تواصل متبادل؛ يُقدّم الإثبات مرة واحدة فقط.
• تعني "حجة المعرفة" أن المُثبِت يجب أن يمتلك فعليًا السر (مثل مُدخل خاص) لإنتاج إثبات صالح.

هناك تطبيقات عملية متعددة (مثل Groth16 أو PLONK)، تمثل طرقًا متنوعة لبناء هذه الإثباتات. جميعها تلتزم بالمبادئ الأساسية، لكنها تختلف في الأداء وقابلية التطبيق.

كيف تُستخدم ZK-SNARKs على شبكات البلوكشين؟

عادةً ما تشمل العمليات على السلسلة طرفين: المُثبِت الذي ينشئ الإثبات، والمُحقق (غالبًا العقد الذكي) الذي يتحقق من صحة الإثبات.

العملية العامة كالتالي:

• يقوم المُثبِت بنمذجة العملية الحسابية المستهدفة كـ "دائرة"، شبيهة بإعداد قائمة تحقق من القواعد المطلوبة للتحقق.
• ينشئ المُثبِت الإثبات دون اتصال ويرسله مع المعلومات العامة اللازمة إلى البلوكشين.
• يستخدم العقد مفتاح تحقق منشور مسبقًا للتحقق من صحة الإثبات. إذا تم التحقق بنجاح، يحدث تحديث للحالة أو تنفيذ للمعاملة.

نظرًا لكفاءة عملية التحقق، فإن كمية الغاز المطلوبة للتحقق على السلسلة منخفضة جدًا. هذا يجعل ZK-SNARKs مثالية لضغط كميات كبيرة من العمليات الحسابية خارج السلسلة في إثبات واحد قصير، مما يقلل من الحمل على الشبكة الرئيسية.

ما هي الاستخدامات الرئيسية لـ ZK-SNARKs؟

تُستخدم ZK-SNARKs بشكل أساسي للحفاظ على الخصوصية وتحسين القابلية للتوسع. من ناحية الخصوصية، تتيح إخفاء مبالغ المعاملات أو العلاقات بين الحسابات أو تفاصيل الهوية، مع إثبات أن "الحسابات متوازنة".

أمثلة رئيسية تشمل:

• المعاملات الخاصة في Zcash: منذ إطلاقها عام 2016، اعتمدت Zcash على ZK-SNARKs للسماح بمعاملات تُخفي المبالغ والعناوين مع إمكانية التحقق العلني من الأرصدة والصحة.
• الامتثال والإثباتات: مثل إثبات أنك "تجاوزت 18 عامًا" أو أنك "تملك أصولًا تفوق حدًا معينًا" دون الإفصاح عن تاريخ ميلادك أو تفاصيل أصولك.
• الألعاب والتصويت: إثبات شرعية أفعالك أو تصويتك على السلسلة مع الحفاظ على سرية التفاصيل الأساسية.

كيف تُستخدم ZK-SNARKs في الطبقة الثانية لإيثريوم؟

تستفيد حلول ZK Rollup لإيثريوم من ZK-SNARKs لضغط صحة آلاف المعاملات في إثبات واحد قصير يُرسل إلى الشبكة الرئيسية للتحقق، مما يقلل بشكل كبير من متطلبات الحساب والتخزين على إيثريوم.

يمكن فهم الـ Rollup على أنه "تنفيذ العديد من المعاملات خارج السلسلة، مع تحقق صحة النتائج على السلسلة". تقوم شبكات مثل Polygon zkEVM وzkSync Era بإرسال تحديثات حالة دورية لمجموعات من المعاملات مع إثباتات ZK-SNARK إلى الشبكة الرئيسية لإيثريوم. يتحقق العقد الذكي في الشبكة الرئيسية من هذه الإثباتات بسرعة ويؤكد النتائج. منذ عام 2023، أُطلقت عدة شبكات رئيسية تعتمد على ZK في الطبقة الثانية؛ ومع حلول 2024، يواصل نظام ZK البيئي النمو مع استمرار تحسين الأدوات وتطويرها للمطورين.

كيف تختلف ZK-SNARKs عن ZK-STARKs؟

كلاهما أنظمة إثبات معرفة صفرية، لكن لكل منهما مزايا وعيوب. إثباتات ZK-SNARK أقصر وتتحقق بسرعة أكبر، مما يقلل من تكلفة الغاز. أما ZK-STARKs فلا تتطلب إعدادًا موثوقًا، ما يوفر شفافية أكبر ومقاومة للحوسبة الكمومية، لكن إثباتاتها عادةً أكبر حجمًا.

باختصار: إذا كانت أولوية المشروع هي خفض تكلفة التحقق على السلسلة وتوافر أدوات ناضجة، غالبًا ما يتم اختيار ZK-SNARKs. أما إذا كان تجنب الإعداد الموثوق أو مراعاة أمان الحوسبة الكمومية على المدى الطويل أكثر أهمية، فيُفضل ZK-STARKs. ويعتمد الاختيار الأمثل على عوامل مثل تعقيد الدائرة، ونظام المطورين، وحالة التدقيق.

ما هي المخاطر والقيود في ZK-SNARKs؟

يكمن الخطر الأساسي في عملية "الإعداد الموثوق". يشير الإعداد الموثوق إلى توليد المعايير العامة في البداية—إذا تم الاحتفاظ بمكونات سرية (تُسمى أحيانًا "النفايات السامة")، فقد يتم إساءة استخدامها لتزوير الإثباتات. غالبًا ما تتخذ المشاريع إجراءات للتقليل من ذلك عبر طقوس متعددة الأطراف، وعمليات مفتوحة المصدر، وتدمير العناصر السرية بعد الانتهاء.

تشمل القيود الأخرى: تعقيد تصميم الدوائر الذي يتطلب خبرة عالية من المطورين؛ الحاجة إلى وقت حسابي وموارد أجهزة كبيرة لإنتاج الإثبات؛ مخاطر أمنية محتملة إذا كانت الدوائر أو المعايير معيبة؛ وعدم إعفاء الخصوصية للمشاريع من الامتثال التنظيمي—إذ يجب الالتزام بالمتطلبات القانونية عند التعامل مع الأصول وعمليات الامتثال.

للمستخدمين العاديين: تفاعل فقط مع العقود والشبكات المدققة والشفافة؛ وزّع المخاطر بين المنصات؛ ولا تضع جميع أموالك دفعة واحدة.

كيف تبدأ مع ZK-SNARKs؟

الخطوة 1: فهم المفهوم. ابدأ بالمواد التمهيدية حول إثباتات المعرفة الصفرية وZK-SNARKs، مع التركيز على الإيجاز والسرعة وعدم التفاعلية.

الخطوة 2: جهّز محفظتك ومبلغًا صغيرًا من الأموال. ثبّت محفظة إيثريوم معروفة واحتفظ ببعض ETH لرسوم شبكة الطبقة الثانية وتكاليف الجسر.

الخطوة 3: اختر شبكة طبقة ثانية تدعم ZK-SNARKs. جرّب مثلًا Polygon zkEVM أو zkSync Era؛ واطلع على الوثائق الرسمية والإفصاحات عن المخاطر.

الخطوة 4: نفّذ معاملات صغيرة. انقل مبلغًا صغيرًا إلى الطبقة الثانية، وابدأ تحويلًا أو تفاعلًا، ثم راقب حالة الدفعة وتقدم الإثبات عبر مستكشفات الكتل أو لوحات المعلومات الرسمية.

الخطوة 5: اجمع بين البحث وإدارة الأصول. في أسواق Gate أو أقسام الأخبار، ابحث عن مشاريع مرتبطة بـ ZK (مثل عملات الخصوصية أو رموز التوسع)، واطلع على عروض المشاريع وتقارير الأبحاث، وتعرّف على التوجهات التقنية والتدقيقات، وأدر حجم مراكزك ومستويات وقف الخسارة وفقًا لذلك.

تحذير من المخاطر: نقل الأصول أو التفاعل مع عقود جديدة ينطوي على مخاطر مالية؛ ابدأ دائمًا بمبالغ صغيرة، وتحقق من عناوين العقود والروابط الرسمية، وراجع الرسوم، وأوقات الانتظار المتوقعة، وقواعد السحب قبل المتابعة.

ملخص ZK-SNARK والخطوات التالية

يقدم ZK-SNARK "صحة قابلة للإثبات دون كشف البيانات" على السلسلة من خلال إثباتات قصيرة جدًا وسريعة التحقق—ليخدم احتياجات حماية الخصوصية والتوسع. يساعد فهم خصائصه الأساسية وسير العمل على السلسلة في توضيح دوره في Zcash وطبقة إيثريوم الثانية؛ ومعرفة الفرق عن ZK-STARKs والمخاطر المرتبطة بالإعداد الموثوق يساعد في اتخاذ قرارات تقنية واستثمارية أكثر أمانًا. تشمل الخطوات التالية قراءة الوثائق مفتوحة المصدر، واتباع أدلة المطورين لشبكات الطبقة الثانية، وإجراء تجارب عملية بمبالغ صغيرة، ومتابعة تحديثات أبحاث Gate لتعميق معرفتك بنظام ZK المتطور.

الأسئلة الشائعة

ما هو الاسم الإنجليزي الكامل لـ ZK-SNARK؟

ZK-SNARK هو اختصار لـ "Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge". يبرز هذا الاسم ميزاته الأساسية: المعرفة الصفرية (عدم كشف المعلومات)، الإيجاز (إثباتات مضغوطة)، عدم التفاعلية (عدم وجود جولات تواصل متعددة)، وحجة المعرفة (إثبات امتلاك السر). ببساطة، يتيح لك إثبات المعرفة دون الكشف عما تعرفه.

كيف يمكنني تجربة تطبيقات ZK-SNARK في منظومة إيثريوم؟

تستخدم حلول الطبقة الثانية لإيثريوم مثل zkSync وStarkNet تقنية ZK-SNARK على نطاق واسع لتسريع المعاملات. يمكنك نقل الأصول إلى هذه المنصات للاستفادة من معاملات سريعة ورسوم منخفضة. يُوصى أولًا بالتعرف على المشاريع ذات الصلة عبر منصات مثل Gate قبل استخدام المحافظ أو التطبيقات الرسمية لتجربة عمليات ZK المحددة.

لماذا يرى البعض أن ZK-SNARK قد يكون أقل ملاءمة من ZK-STARK للاعتماد واسع النطاق؟

تتطلب ZK-SNARKs إعدادًا موثوقًا (مشاركة عدة أطراف في توليد المعايير الأولية)، مما يزيد من تعقيد النشر ويضيف مخاطرة محتملة. في المقابل، لا تتطلب ZK-STARKs إعدادًا موثوقًا وتوفر شفافية أكبر. ومع ذلك، تقدم ZK-SNARKs إثباتات أصغر وأسرع في التحقق—ولكل نهج مزاياه في سيناريوهات مختلفة.

ما هي التحديات الأساسية التي تعالجها ZK-SNARK في البلوكشين؟

تعالج ZK-SNARK بشكل أساسي الخصوصية وقابلية التوسع. فمن ناحية الخصوصية، تتيح إثبات صحة المعاملات دون كشف تفاصيلها. ومن ناحية التوسع، تضغط عدة معاملات في إثبات واحد مضغوط—مما يقلل بشكل كبير من استخدام البيانات على السلسلة. وهذا يمكّن البلوكشين من معالجة المزيد من المعاملات مع الحفاظ على خصوصية المستخدمين.

ما الخلفية المعرفية اللازمة لتعلم تقنية ZK-SNARK؟

يفضل وجود خلفية في علم التشفير والرياضيات (خاصة نظرية الأعداد والجبر المجرد). ومع ذلك، إذا كنت ترغب فقط في فهم الجوانب العملية، فإن الإلمام بمفاهيم البلوكشين الأساسية وبعض المهارات البرمجية كافٍ. من الأفضل البدء بفهم حدسي لمفهوم "إثباتات المعرفة الصفرية" قبل التعمق تدريجيًا في الأسس الرياضية.