ZK-SNARK چیست؟

ZK-SNARK مخفف "Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge" (استدلال دانش مختصر غیرتعاملی با دانش صفر) است. این یک نوع اثبات رمزنگاری است که به یک طرف اجازه می‌دهد ثابت کند اطلاعات خاصی در اختیار دارد بدون اینکه آن اطلاعات را فاش کند. این اثبات با استفاده از یک کلید مخفی که قبل از انجام تراکنش ایجاد می‌شود، ممکن می‌شود. ZK-SNARK به‌عنوان بخشی از پروتکل ارز دیجیتال Zcash استفاده می‌شود.

نکات کلیدی

• ZK-SNARK یک پروتکل اثبات با دانش صفر است که در رمزنگاری استفاده می‌شود و مخفف "Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge" است.
• این اثبات ابتدا در اواخر دهه ۱۹۸۰ توسعه یافت و معرفی شد و اکنون توسط ارز دیجیتال Zcash برای حل مشکل ناشناس ماندن در بلاکچین‌های مشابه بیت‌کوین به کار گرفته می‌شود.
• اثبات‌های ZK-SNARK زمانی به یک تنظیم اولیه "سیستم اعتماد" وابسته بودند که در سال ۲۰۲۲ با سیستمی که نیازی به اعتماد ندارد، جایگزین شد.

درک ZK-SNARK

برای بسیاری از اعضای اولیه جامعه ارزهای دیجیتال—به‌ویژه جامعه بیت‌کوین—حریم خصوصی یک هدف و ویژگی فرض‌شده برای ارزهای دیجیتال بود. با این حال، حریم خصوصی همیشه یک نگرانی ثانویه بود، با توجه به نیاز ارزهای دیجیتال به ایجاد یک سیستم "بدون نیاز به اعتماد" برای تضمین یکپارچگی پول الکترونیکی و تراکنش‌های دیجیتال.

در اوایل دهه ۲۰۱۰، کاربران بیت‌کوین گاهی اوقات فرض می‌کردند که تراکنش‌هایشان ناشناس است زیرا هویت آفلاین آن‌ها با کلیدهای عمومی کاربران مرتبط نبود. اما تا پایان این دهه، تلاش‌های هماهنگ دانشمندان داده، هکرها و مجریان قانون نشان داد که نه‌تنها امکان شناسایی مجدد افرادی که داده‌های شبه‌ناشناس را به منابع متعدد ارائه کرده‌اند وجود دارد، بلکه این کار نسبتاً آسان است.

به دلیل کمبود حریم خصوصی درک‌شده در برخی از ارزهای دیجیتال اولیه مانند بیت‌کوین، توسعه‌دهندگان شروع به کار بر روی ارزهای متمرکز بر حریم خصوصی کردند. برجسته‌ترین این ارزها Zcash است که توسط مفهوم حریم خصوصی‌ای به نام ZK-SNARKs پشتیبانی می‌شود.

اثبات با دانش صفر

ZK-SNARK از مفهومی به نام "اثبات با دانش صفر" استفاده می‌کند. به زبان ساده، اثبات با دانش صفر موقعیتی است که در آن هر یک از دو طرف در یک تراکنش می‌توانند به یکدیگر تأیید کنند که مجموعه خاصی از اطلاعات را در اختیار دارند، بدون اینکه آن اطلاعات را فاش کنند.

حقیقت جالب: ایده این اثبات‌ها ابتدا در دهه ۱۹۸۰ توسعه یافت.

در اکثر انواع دیگر اثبات، حداقل یکی از دو طرف باید به تمام اطلاعات دسترسی داشته باشد. یک اثبات سنتی را می‌توان با رمز عبوری که برای دسترسی به یک شبکه آنلاین استفاده می‌شود مقایسه کرد. کاربر رمز عبور را ارائه می‌دهد و خود شبکه محتوای رمز عبور را بررسی می‌کند تا تأیید کند که درست است. برای انجام این کار، شبکه باید به محتوای رمز عبور دسترسی داشته باشد.

در نسخه اثبات با دانش صفر این موقعیت، کاربر از طریق اثبات ریاضی به شبکه نشان می‌دهد که رمز عبور صحیحی دارد بدون اینکه خود رمز عبور را فاش کند. مزایای حریم خصوصی و امنیتی در این موقعیت آشکار است: اگر شبکه رمز عبور را برای اهداف تأیید ذخیره نکند، رمز عبور نمی‌تواند دزدیده شود.

پایه ریاضی ZK-SNARKs پیچیده است. با این حال، اثبات‌های این نوع به یک طرف اجازه می‌دهند نه‌تنها نشان دهد که یک اطلاعات خاص وجود دارد، بلکه آن طرف از آن اطلاعات آگاه است. در مورد Zcash، ZK-SNARKs تقریباً به‌صورت آنی تأیید می‌شوند و پروتکل نیازی به تعامل بین اثبات‌کننده (prover) و تأییدکننده (verifier) ندارد.

نمونه ZK-SNARK

از آنجا که درک ZK-SNARKs دشوار است، بهتر است از یک مثال ساده استفاده کنیم. فرض کنید شما یک گاوصندوق با قفل ترکیبی در بانک دارید که یک یادداشت در آن قرار دارد. یادداشت دارای امضا و نام چاپ‌شده‌ای است. شما معتقد هستید که تنها کسی هستید که می‌داند یادداشت چه می‌گوید. در حال بحث درباره آن با دوستی هستید اما جز اینکه یادداشت در گاوصندوق وجود دارد، چیزی درباره آن فاش نکرده‌اید.

دوست شما به شما می‌گوید که می‌داند یادداشت چه می‌گوید و سپس نام روی یادداشت را به شما می‌گوید. او اثبات کرده است که ترکیب قفل را می‌داند و محتوای یادداشت چیست بدون اینکه آن را فاش کند.

در یک بلاکچین، این فرآیند بسیار پیچیده‌تر است، اما ایده کلی همین است. فردی اثبات می‌کند که چیزی را می‌داند بدون اینکه آن را فاش کند.

انتقادات از ZK-SNARKs

البته، نگرانی‌هایی در مورد ZK-SNARKs وجود دارد. برای مثال، اگر کسی به کلید خصوصی که برای ایجاد پارامترهای پروتکل اثبات استفاده شده دسترسی پیدا کند، می‌تواند اثبات‌های جعلی ایجاد کند که برای تأییدکنندگان معتبر به نظر برسند. این امکان به آن فرد اجازه می‌دهد از طریق فرآیند جعل، توکن‌های جدید Zcash ایجاد کند. برای جلوگیری از این اتفاق، Zcash پروتکل‌های اثبات را به‌گونه‌ای طراحی کرد که به چندین طرف توزیع شود و احتمال جعل را به حداقل برساند.

اگرچه فرآیند اثبات Zcash به‌گونه‌ای تکمیل شد که احتمال جعل توکن‌ها از طریق اثبات‌های جعلی را به حداقل برساند، حداقل یک نگرانی دیگر در مورد این ارز دیجیتال وجود دارد. Zcash با یک "مالیات" ۲۰٪ بر روی تمام بلاک‌های ایجادشده در چند سال اول توکن ایجاد شد. این مالیات به‌عنوان "مالیات بنیان‌گذاران" شناخته می‌شود و برای جبران هزینه‌های توسعه‌دهندگان ارز دیجیتال استفاده می‌شود.

منتقدان پیشنهاد کرده‌اند که بنیان‌گذاران ممکن است از این جنبه سیستم برای ایجاد تعداد نامحدودی توکن Zcash استفاده کنند بدون اینکه دیگران از وجود این توکن‌ها آگاه شوند. به همین دلیل، در حال حاضر امکان دانستن تعداد دقیق توکن‌های Zcash در گردش به‌طور کامل وجود ندارد.

از سال ۲۰۱۹، برخی توسعه‌دهندگان روی بهبود ZK-SNARKs با حذف تنظیم اعتماد کار کرده‌اند. در سال ۲۰۲۲، توسعه‌دهندگان Zcash سیستم اثبات با دانش صفر Halo 2 را پیاده‌سازی کردند که یکی از مهم‌ترین مسائل حریم خصوصی بلاکچین را برطرف کرد. Halo 2 نیازی به تنظیم اعتماد بین کاربران ندارد.

نمونه‌ای از ZK-SNARK چیست؟

در بلاکچین‌ها، ZK-SNARK اثباتی است که نشان می‌دهد یک موجودیت چیزی (دانش، داده و غیره) دارد بدون اینکه آن را به موجودیت دیگری فاش کند. برای مثال، اگر یک بلاکچین برای تراکنش به کلید عمومی و مخفی نیاز داشته باشد، یک طرف می‌تواند یک راه‌حل هش‌شده تولید کند و طرف دیگر می‌تواند راه‌حلی تولید کند که در محدوده مشخصی قرار گیرد، و بدین ترتیب ثابت کند اطلاعات موردنیاز را دارد.

مدار ZK-SNARK چیست؟

گاهی از یک مدار الکترونیکی برای توصیف نحوه عملکرد ZK-SNARK یا هنگام طراحی یک فرآیند با دانش صفر استفاده می‌شود، زیرا اصطلاحات الکترونیکی مانند "دروازه‌ها" و "تراشه‌ها" در ایجاد جریان‌های کاری به کار می‌روند.

تفاوت بین ZK-SNARK و ZK-STARK چیست؟

ZK-STARK مخفف Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge (استدلال دانش مقیاس‌پذیر شفاف با دانش صفر) است و در مقایسه با ZK-SNARK زمانی که تعداد شاهدان بیشتری درگیر باشند، بسیار کارآمدتر است.

به‌روزرسانی‌های اخیر (تا جولای ۲۰۲۵)

تا جولای ۲۰۲۵، ZK-SNARKs همچنان یک فناوری کلیدی در افزایش حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها، به‌ویژه در پروژه‌هایی مانند Zcash و راه‌حل‌های لایه دوم اتریوم مانند zk-Rollups، باقی مانده است. تحولات اخیر بر بهبود کارایی و امنیت ZK-SNARKs متمرکز بوده‌اند:

• حذف تنظیم اعتماد: پیاده‌سازی Halo 2 در Zcash در سال ۲۰۲۲ یک پیشرفت بزرگ بود، زیرا نیاز به تنظیم اعتماد را که یک نقطه ضعف امنیتی بالقوه بود، برطرف کرد. پست‌های اخیر در پلتفرم‌های آنلاین در ژوئن ۲۰۲۵ نشان می‌دهند که این پیشرفت پذیرش ZK-SNARKs را در برنامه‌های غیرمتمرکز افزایش داده است، زیرا اعتماد به طرف‌های خارجی را کاهش می‌دهد.
• کاربردهای جدید: ZK-SNARKs فراتر از بلاکچین‌های حریم خصوصی در حال استفاده هستند. به‌عنوان مثال، در جولای ۲۰۲۵، گزارش‌هایی از استفاده از ZK-SNARKs در یادگیری ماشین تأییدپذیر برای اثبات صحت پیش‌بینی‌های مدل بدون افشای وزن‌های مدل منتشر شد. این امر کاربردهای ZK-SNARKs را در حوزه‌های غیرمالی گسترش داده است.
• رقابت با ZK-STARKs: در حالی که ZK-SNARKs به دلیل اندازه اثبات کوچک و زمان تأیید سریع محبوب هستند، ZK-STARKs به دلیل شفافیت (عدم نیاز به تنظیم اعتماد) و مقاومت در برابر محاسبات کوانتومی در حال جلب توجه هستند. پست‌های آنلاین در جولای ۲۰۲۵ نشان‌دهنده بحث‌های مداوم در مورد ZK-SNARKs در مقابل ZK-STARKs هستند، با این استدلال که ZK-STARKs ممکن است برای مجموعه‌های داده بزرگ‌تر مناسب‌تر باشند، در حالی که ZK-SNARKs برای اثبات‌های فشرده کارآمدتر باقی می‌مانند.
• چالش‌های امنیتی: با وجود پیشرفت‌ها، نگرانی‌هایی در مورد پیچیدگی ZK-SNARKs و پتانسیل آسیب‌پذیری‌ها باقی مانده است. پستی در جولای ۲۰۲۵ هشدار داد که پیچیدگی این پروتکل‌ها می‌تواند منجر به خطاهایی در پیاده‌سازی شود که سیستم‌های بلاکچین را در معرض خطر قرار دهد، و بر نیاز به حسابرسی دقیق تأکید کرد.

نتیجه‌گیری

ZK-SNARKs اثباتی است که به یک کاربر اجازه می‌دهد اطلاعات را بدون افشای آن تأیید کند. این فرآیند ریاضی پیچیده اما سریع در بلاکچین‌ها برای حفظ حریم خصوصی کاربر استفاده می‌شود. Zcash پیشگام در استفاده از ZK-SNARKs برای تراکنش‌های محافظت‌شده بود، و پیشرفت‌هایی مانند Halo 2 نگرانی‌های مربوط به تنظیم اعتماد را برطرف کرده است. تا جولای ۲۰۲۵، ZK-SNARKs همچنان در حال تکامل هستند و در حوزه‌هایی فراتر از بلاکچین کاربرد دارند، اگرچه پیچیدگی و رقابت با فناوری‌هایی مانند ZK-STARKs چالش‌هایی را ایجاد می‌کند. استفاده از ابزارهایی مانند ماشین‌حساب‌های ZK-SNARK آنلاین می‌تواند به توسعه‌دهندگان و کاربران کمک کند تا اثبات‌های خود را به‌طور مؤثر مدیریت کنند.