07.12.2024

Lição: 256: ZK-SNARKs e ZK-STARKs

As provas de zero conhecimento (provas ZK) são métodos criptográficos que permitem que uma parte prove à outra que uma afirmação é verdadeira sem revelar nenhuma informação adicional. Dentre as várias formas de provas ZK, os ZK-SNARKs e ZK-STARKs têm ganhado atenção substancial por suas aplicações em blockchain e tecnologias que preservam a privacidade. Esta aula tem como objetivo apresentar esses conceitos e ilustrar seus casos de uso com exemplos.

O que são ZK-SNARKs?

ZK-SNARK significa "Argumento Conciso e Não Interativo de Conhecimento de Zero Conhecimento." Eles oferecem os seguintes recursos:

• Zero Conhecimento: O verificador não aprende nada sobre a afirmação além de sua veracidade.
• Concisão: As provas são muito curtas e podem ser verificadas rapidamente (geralmente em questão de milissegundos).
• Não Interativo: Após uma fase inicial de configuração, a geração e verificação da prova não requerem interação entre provador e verificador.

Exemplo de ZK-SNARKs

Para ilustrar, vamos considerar um cenário onde um usuário quer provar que possui um número secreto ( x ) sem revelá-lo. Suponha que ( x ) seja um resultado de hash de uma função conhecida que gera uma saída pública específica com um compromisso.

Em um contrato inteligente, o processo de verificação pode ser configurado utilizando um framework ZK-SNARK como ZoKrates ou Snarky. Podemos utilizar o esquema de prova groth16, comumente usado em ZK-SNARKs.

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/IERC20.sol";
import "./ZKSnarkVerifier.sol"; // Suponha que este seja um contrato verificador importado gerado a partir de uma configuração zk-SNARK

contract VotacaoSegura {
    IERC20 public token;
    ZKSnarkVerifier public verifier;
    mapping(address => bool) public votou;

    constructor(address _token, address _verifier) {
        token = IERC20(_token);
        verifier = ZKSnarkVerifier(_verifier);
    }

    function votar(uint256[] calldata proof, uint256[] calldata inputs) external {
        require(!votou[msg.sender], "Já votou");
        require(verifier.verify(proof, inputs), "Prova inválida");

        // Processar voto
        votou[msg.sender] = true;
        // Lógica adicional para contagem de votos
    }
}

Neste contrato, os usuários podem submeter seus votos juntamente com as provas ZK-SNARK. A função verify verifica se a prova submetida é válida sem revelar a escolha do eleitor.

O que são ZK-STARKs?

ZK-STARK significa "Argumento Escalável e Transparente de Zero Conhecimento." Eles são semelhantes aos ZK-SNARKs, mas possuem algumas diferenças importantes:

• Transparência: ZK-STARKs não requerem uma configuração de confiança, tornando-os mais seguros contra possíveis manipulações.
• Escalabilidade: Eles são projetados para serem escaláveis e eficientes para grandes computações.

Exemplo de ZK-STARKs

Vamos considerar um cenário de votação similar ao anterior, mas utilizando ZK-STARKs. A principal diferença aqui é que não precisaremos de uma configuração de confiança, permitindo-nos provar afirmações sobre computações maiores de forma contínua.

Os ZK-STARKs frequentemente utilizam linguagens de programação e frameworks como Cairo ou StarkNet. Para fins de demonstração, vamos assumir que temos um contrato hipotético StarkVerifier:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

import "./StarkVerifier.sol"; // Suponha que este seja o contrato verificador para ZK-STARKs

contract VotacaoSegura {
    StarkVerifier public verifier;
    mapping(address => bool) public jaVotou;

    constructor(address _verifier) {
        verifier = StarkVerifier(_verifier);
    }

    function registrarVoto(uint256[] calldata proof, uint256[] calldata inputs) external {
        require(!jaVotou[msg.sender], "Você já votou");
        require(verifier.verify(proof, inputs), "Prova STARK inválida");

        // Processar o voto
        jaVotou[msg.sender] = true;
        // Lógica para manipular contagens de votos
    }
}

Aqui, mais uma vez, permitimos que os usuários registrem seus votos enquanto fornecem uma prova gerada via ZK-STARK, garantindo que seu voto permaneça confidencial.

Conclusão

Tanto ZK-SNARKs quanto ZK-STARKs oferecem meios poderosos de alcançar privacidade e segurança em transações. A principal distinção reside nos requisitos de configuração e nas opções de escalabilidade. Ao decidir utilizar um em vez do outro, é essencial considerar as necessidades específicas da sua aplicação, como o modelo de confiança, requisitos de desempenho e tamanho da computação.

Ao incorporar essas ferramentas criptográficas avançadas em seus contratos inteligentes, você pode aprimorar a privacidade e a confiança dos usuários em suas aplicações descentralizadas.

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