zkSNARKs vs. zkSTARKs

MatterLabs vs Starkware

Durante el último año, el entusiasmo en torno a la tecnología de conocimiento cero ha florecido, alimentado principalmente por lo que sólo puede describirse como una explosión en la construcción de ecosistemas de conocimiento cero. Nuestro equipo, Numio, ha estado construyendo en torno a esta zktech desde mediados de 2020, y estamos entusiasmados con su potencial y su futuro, por lo que estamos construyendo un Layer 2 zkRollup de capa 2. Hay varias tecnologías de conocimiento cero por ahí, pero esta ola de entusiasmo se centra, en general, en un producto conocido como zkRollup (o Validity Rollup).

La "zk" en zkRollup significa conocimiento-cero, refiriéndose a una prueba de conocimiento-cero (también conocida como zkProof). Aunque un zkRollup no es en sí mismo una prueba de conocimiento ceroya que no utiliza zkProofs para ofuscar información (como zcash, por ejemplo) sino como prueba de integridad computacional (es decir, que todos los txs incluidos en el bloque son válidos). Hay una variedad de pruebas que se han utilizado para estos fines, pero las principales que se están construyendo activamente hacia son zkSNARKs y zkSTARKs.

SNARKs y STARKs - Una comprensión básica

Antes de comparar estas dos tecnologías, es importante entenderlas individualmente.

En primer lugar, empecemos con los zkSNARK. SNARK son las siglas de "Succinct Non-interactive ARgument of Knowledge". Sucinto, cuando se refiere a una prueba de conocimiento cero, significa que puedes tener un hash corto de información que puede ser verificado extremadamente rápido, incluso cuando lo que estás verificando es una gran cantidad de datos - esto es similar a un archivo "archivo ".zip. El término "no interactivo" se refiere a la forma en que no es necesario transmitir la información de un lado a otro entre el evaluador y el verificador para validar la información. Con las primeras iteraciones de los protocolos de conocimiento cero, tendrías que comunicarte de ida y vuelta varias veces. El argumento de conocimiento es mucho más generalizado, y básicamente significa conocer las "entradas o salidas de un programa".

Un zkSTARK es uno de los tipos de pruebas más conocidos. Esta prueba fue inventada por el equipo de StarkWareque es uno de los principales creadores del zkSTARK, con sus dos productos StarkEx y StarkNet. STARK significa "Scalable Transparent ARgument of Knowledge". Dado que las STARK se centran tanto en la escalabilidad, tiene sentido que su acrónimo se refiera a la escalabilidad, pero es un acrónimo bonito. Transparente se refiere al hecho de que no hay necesidad de una ceremonia de confianza para la creación de la prueba - esto es lo contrario a un SNARK, donde se necesita un grupo de individuos, de los cuales hay que confiar en al menos una parte, para que sea fiable. Si no se puede confiar en *todos*, podría dar lugar a una actividad maliciosa. Al igual que un SNARK, los STARK tampoco son interactivos, por lo que la información se comunica de inmediato entre el prover y el verificador.

El argumento del conocimiento se refiere a lo mismo que en el caso de SNARK.

SNARKs vs STARKs

Al comparar estas pruebas, es evidente que tienen similitudes, pero tienen propiedades y casos de uso diferentes. ¡Vamos a profundizar en ello!

Escala

Se sabe que los zkSTARKs son significativamente más escalables y rápidos, lo que los hace más eficientes para grandes cantidades de pruebas. Irónicamente, los SNARK son mucho más pequeños en tamaño de bytes, pero no pueden escalar tan eficazmente como los STARK. Esto, en última instancia, puede hacer que las transacciones sean más baratas de procesar para los STARKs cuando finalmente sean empujados a la cadena. Las pruebas también pueden generarse mucho más rápido con las STARK, pero son más lentas de verificar en comparación con las SNARK. Esta desventaja de un STARK significa que si no hay un número significativo de pruebas creadas (bajo rendimiento), resultará en tiempos de espera mucho más largos para que la prueba sea verificada para amortizar los grandes costes. Debido a algunas de estas razones, muchos equipos que construyen productos centrados en DeFi, pagos y aplicaciones de juego están utilizando específicamente STARKs para calcular los datos de forma más eficaz.

Privacidad

Uno de los principales casos de uso de una prueba SNARK es su capacidad para preservar la privacidad. Un gran ejemplo de un producto que utiliza SNARKs es Dark Forestque es un producto construido en Ethereum. Lo interesante de esto es que todos los movimientos realizados por los jugadores en este universo se hacen públicamente onchain, pero debido a que utilizan zkSNARKs, ¡todos los movimientos están ocultos a los demás jugadores! Esto permite crear tipos de aplicaciones de juego totalmente nuevos. Otros casos de uso para los SNARKs son en torno a la identidad, los pagos, DeFi, o incluso la capacidad de proporcionar "prueba de activos". Aunque las STARK pueden utilizarse para la privacidad, la mayor parte del desarrollo actual en torno a la privacidad se centra en la construcción de las SNARK.

Configurar

En general, los zkSNARKs requieren una configuración de confianzapero depende de las compensaciones que se hagan con su implementación, donde no necesariamente se necesita. Los STARK no requieren esto, y también son seguros desde el punto de vista cuántico (aunque esto último no es muy útil por ahora). Aunque la seguridad cuántica no es muy preocupante en la actualidad, podría ser un problema importante en el futuro.

¿Qué equipos están construyendo sobre zkSNARKs y STARKs?

En los últimos años, la cantidad de desarrollos que utilizan estas tecnologías ha aumentado enormemente. El primer equipo que realmente se basó en zkSNARKs fue Z-Cashuna moneda centrada en la privacidad. Desde entonces, se han construido otras implementaciones como Protocolo Azteca, Protocolo Mina, zkSync, Polígono Hermez, Loopring, Aleo, & Scroll.

El ecosistema zkSTARK es un poco más pequeño, pero obviamente mucho más nuevo, ya que las pruebas STARK no se inventaron hasta 2018. StarkWare son actualmente los mayores desarrolladores de la tecnología construyendo StarkEx & StarkNetsin embargo, Polygon ha comenzado a construir su propio producto interno, conocido como Polygon Miden. El equipo de Matter Labs, el grupo que está construyendo zkSync, ha declarado que, aunque por ahora no es necesario poner en marcha una nueva criptografía, planean cambiar las primitivas criptográficas en el futuro, basándose en el avance de la investigación, la adopción y la revisión por pares de nuevos sistemas de prueba.

¿Cuál es el futuro?

Con algunas de estas tecnologías en sus inicios, lo más probable es que veamos una oleada de innovación en las aplicaciones basadas en zk en los próximos dos años. La investigación y el desarrollo en este campo han aumentado significativamente en el último año, y la cantidad de capital desplegado desde el punto de vista de la inversión ha crecido de forma similar. Ya estamos viendo nuevos tipos de investigación que se dirigen a nuevos tipos de pruebas (como lo que Polygon Mir ), y seguiremos viendo aplicaciones construidas sobre ellas para que la gente las utilice.

Acerca de Numio

Compre, venda, comercie, gane cripto con DeFi, cobre NFTs, y más, mientras ahorra hasta 100x en las tarifas de Ethereum. Numio le da más control sobre sus activos digitales en una aplicación conveniente. Numio se puede utilizar de forma seudónima, o con un sistema opcional de verificación de identidad impulsado por zkProof. Todos los productos de Numio no tienen custodia.

Disponible en Android e iOS, Numio fue la primera aplicación de pagos móviles impulsada por zkRollup que se lanzó en Google Play.

 

Recursos:

https://github.com/matter-labs/awesome-zero-knowledge-proofs

https://z.cash/technology/zksnarks/

https://www.cryptologie.net/article/507/the-missing-explanation-of-zk-snarks-part-1/

https://iacr.org/submit/files/slides/2021/rwc/rwc2021/1005/slides.pdf

https://ethereum.stackexchange.com/questions/59145/zk-snarks-vs-zk-starks-vs-bulletproofs-updated

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