Halo 2: Ein detaillierter Einblick in Zero-Knowledge-Proofs und Skalierbarkeit

Halo 2: Ein detaillierter Einblick in Zero-Knowledge-Proofs und Skalierbarkeit

Definition

Halo 2 ist ein ausgeklügeltes kryptografisches System, das es einer Partei ermöglicht, einer anderen Partei zu beweisen, dass etwas wahr ist, ohne die zugrunde liegenden Informationen selbst preiszugeben. Stellen Sie sich vor, Sie beweisen, dass Sie ein Geheimnis kennen, ohne das Geheimnis tatsächlich zu zeigen. Dies wird durch Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs) erreicht. Halo 2 baut auf diesem Konzept auf und konzentriert sich darauf, effizientere und skalierbarere ZKPs zu erstellen, insbesondere für Blockchain-Anwendungen. Es ist eine zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)-Implementierung der nächsten Generation.

Key Takeaway

Halo 2 verbessert ZKPs, indem es die Notwendigkeit eines vertrauenswürdigen Setups beseitigt und die Leistung verbessert, was zu einer größeren Skalierbarkeit und Privatsphäre in Blockchain-Anwendungen führt.

Mechanics

Die Kerninnovation von Halo 2 liegt in seiner Architektur und den Techniken, die es zur Konstruktion und Verifizierung von ZKPs einsetzt. Lassen Sie uns die wichtigsten Komponenten aufschlüsseln:

1. Eliminierung des vertrauenswürdigen Setups: Ein wesentlicher Vorteil von Halo 2 ist seine Fähigkeit, die Anforderung eines vertrauenswürdigen Setups zu umgehen. Bei herkömmlichen ZK-SNARKs beinhaltet ein vertrauenswürdiges Setup einen komplexen Prozess, bei dem die Teilnehmer geheime Parameter generieren. Wenn diese Parameter kompromittiert werden, ist die Sicherheit des gesamten Systems gefährdet. Halo 2 umgeht dieses Risiko, indem es einen neuartigen Ansatz verwendet, der auf rekursiver Proof-Komposition und dem Inner-Product-Argument basiert. Dies bedeutet, dass der Beweis einer Aussage innerhalb eines anderen Beweises verifiziert werden kann, was eine effiziente Aggregation ermöglicht und ein vertrauenswürdiges Setup überflüssig macht.

2. Rekursive Proof-Komposition: Dies ist eine entscheidende Funktion. Sie beinhaltet das Erstellen von Beweisen, die andere Beweise verifizieren können. Stellen Sie sich das wie eine Kette von Verifizierungen vor. Jeder Beweis validiert die Integrität des vorherigen. Diese rekursive Struktur ermöglicht die Erstellung sehr kompakter Beweise, die einfacher zu verifizieren sind und weniger Rechenressourcen benötigen. Dies wird durch die Nutzung des Polynomial IOPs (Interactive Oracle Proofs)-Ansatzes erreicht, der effizienter ist als andere traditionelle Methoden.

3. Polynomial Commitment Scheme: Halo 2 verwendet ein Polynomial Commitment Scheme, das auf dem Inner-Product-Argument basiert. Dies ermöglicht eine effiziente Darstellung und Verifizierung komplexer Berechnungen. Das Inner-Product-Argument hilft bei der Konstruktion des Polynomial Commitment Scheme, das für die rekursive Zusammensetzung unerlässlich ist.

4. UltraPlonk Arithmetization Technology: Halo 2 verwendet die UltraPlonk Arithmetization Technology, eine spezifische Methode zur Umwandlung von Berechnungsproblemen in eine Form, die mit ZKPs effizient bewiesen werden kann. Diese Technologie basiert auf der Pasta-Kurve.

5. Perfect Special Honest-Verifier Zero Knowledge (PSHVZK): Halo 2 zielt darauf ab, Perfect Special Honest-Verifier Zero Knowledge (PSHVZK) zu erreichen. Dies impliziert, dass der Beweis dem Verifizierer nichts über das zugrunde liegende Geheimnis verrät, außer der Gültigkeit der Aussage. Der Verifizierer sieht nur den Beweis und kann überzeugt werden, ohne zusätzliche Informationen zu erhalten. Dies wird durch die Verwendung von Zufallspolynomen und sorgfältig konstruierten Zusagen erreicht.

6. Gates, Wires und Lookups: Halo 2-Schaltungen werden unter Verwendung einer Kombination aus Gates, Wires und Lookups konstruiert, die grundlegende Bausteine der Schaltung sind. Gates sind selektiv aktive polynomielle Gleichungen. Wires stellen Gleichheitsbeschränkungen zwischen den Gates dar, und Lookups sind Teilmengen-Inklusionsbeschränkungen. Die Schaltung ist ein System von Gleichungen, wobei jede Gleichung eine der Gate-Gleichungen ist.

Trading Relevanz

Obwohl Halo 2 selbst nicht direkt handelbar ist, ist sein Einfluss im Handelsökosystem durch seinen Einfluss auf andere Technologien spürbar. So funktioniert es:

• Verbesserte Privatsphäre: Halo 2 ermöglicht die Erstellung von privateren und sichereren Blockchain-Anwendungen. Dies führt zu einer erhöhten Akzeptanz und Nutzung dieser Anwendungen, was sich wiederum auf den Wert der zugehörigen Token auswirken kann.
• Skalierbarkeit: Die verbesserte Effizienz und Skalierbarkeit von ZKPs führen zu schnelleren Transaktionsgeschwindigkeiten und reduzierten Kosten auf Blockchains, die Halo 2 integrieren. Dies kann diese Blockchains für Benutzer und Entwickler attraktiver machen und die Nachfrage nach ihren nativen Token steigern.
• Neue Anwendungen: Halo 2 kann völlig neue Anwendungsfälle für die Blockchain-Technologie eröffnen, wie z. B. datenschutzschützende Smart Contracts und überprüfbare Berechnungen. Diese Anwendungen haben das Potenzial, Branchen zu revolutionieren und neue Investitionsmöglichkeiten zu schaffen.
• Auswirkungen auf Zcash: Halo 2 ist ein bedeutendes Upgrade für Zcash, das auf ZKPs basiert. Die verbesserte Leistung und der Wegfall des vertrauenswürdigen Setups werden die Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit von Zcash erheblich verbessern und möglicherweise seinen Wert steigern.

Risiken

• Komplexität: Halo 2 ist eine komplexe Technologie, und ihre Implementierung und Verwendung erfordern erhebliche Fachkenntnisse. Eine falsche Implementierung oder Schwachstellen in der zugrunde liegenden Kryptographie können zu Sicherheitsverstößen führen.
• Auditing und Sicherheit: Wie bei jedem kryptografischen System hängt die Sicherheit von Halo 2 von strengen Audits und Tests ab. Das Trail of Bits-Team hat mehrere Sicherheitsprobleme in den Halo2-Schaltungen von Axiom identifiziert. Alle Fehler im Design oder in der Implementierung könnten von Angreifern ausgenutzt werden.
• Akzeptanzherausforderungen: Die erfolgreiche Einführung von Halo 2 hängt von der Entwicklung unterstützender Tools und Infrastruktur ab. Ein Mangel an weit verbreiteter Akzeptanz könnte seine Auswirkungen auf den Markt begrenzen.
• Wettbewerb: Die ZKP-Landschaft ist wettbewerbsorientiert, wobei andere Lösungen um die Akzeptanz wetteifern. Halo 2 muss sich kontinuierlich weiterentwickeln, um der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein.

Geschichte/Beispiele

Die Entwicklung von Halo 2 ist ein Beweis für die ständige Weiterentwicklung von ZKPs. Zcash, das in der ZKP-Forschung führend ist, entwickelte Halo 2. Die erste Bewertung der Halo2-Schaltungen von Axiom ergab im Jahr 2023 mehrere Sicherheitsprobleme, und das Team entwickelte weitere Schaltungen mit weiteren Überprüfungen. Die Entwicklung dieses Projekts ähnelt den Anfängen von Bitcoin, wo kontinuierliche Verbesserungen und Verfeinerungen erforderlich waren, um Stabilität, Sicherheit und Skalierbarkeit zu gewährleisten. Die Entfernung des vertrauenswürdigen Setups ist ein großer Schritt nach vorn, da es ein erhebliches Risiko im Zusammenhang mit früheren ZK-SNARK-Implementierungen mindert. Die Auswirkungen von Halo 2 werden zu spüren sein, wenn mehr Projekte diese Technologie übernehmen, was zu mehr Privatsphäre und Skalierbarkeit im Blockchain-Bereich führt.