Архітектура та принципи роботи

Ключові компоненти ZK-компресора

ZK-компресор складається з декількох базових елементів, які спільно забезпечують винесення обчислень за межі блокчейну з одночасним збереженням верифікованості результату. Центральним модулем системи є середовище виконання, зазвичай реалізоване як віртуальна машина з нульовим розголошенням (zkVM) або профільний компілятор арифметичних схем. Таке середовище інтерпретує код чи завдання і трансформує їх на арифметичну схему, що підходить для генерації доказу з нульовим розголошенням.

Прувер — це учасник, який виконує обчислення і формує криптографічний доказ. Він отримує вхідні дані, виконує необхідну обробку поза ланцюгом (off-chain) та створює короткий доказ, який підтверджує коректність обчислення без розкриття конфіденційних даних. Верифікатор — як правило, смарт-контракт у цільовому блокчейні — перевіряє цей доказ з мінімальними витратами ресурсів. Перевірка спроєктована так, щоб у рази перевищувати ефективність порівняно з первинним обчисленням, завдяки чому досягається висока ефективність на ланцюзі.

Супровідним елементом є інтерфейс даних, що регулює отримання інформації з різних джерел. Деякі компресори звертаються напряму до даних у блокчейні, інші — агрегують історичні чи зовнішні дані, наприклад, із децентралізованих сховищ чи зовнішніх API. Достовірність таких джерел також потребує доказової перевірки, найчастіше через Merkle-докази або інші криптографічні зобов’язання.

Послідовність роботи компресора

Робота ZK-компресора організована у вигляді чіткої послідовності, де об’ємні обчислення передаються поза межі блокчейну, а на ланцюзі здійснюється лише легка верифікація. Все починається тоді, коли децентралізований застосунок або смарт-контракт надсилає запит на обчислення, котре складно реалізувати безпосередньо на ланцюзі. Запит надходить до компресора, який збирає вхідні дані — як зі стану блокчейну, так і з зовнішніх датасетів чи джерел, наданих користувачами.

Коли всі дані зібрано, компресор виконує обрахунок у своєму середовищі zkVM чи у спеціалізованій схемі. На цій стадії завдання трансформується у структуровану арифметичну схему, що відкриває можливості для створення доказу з нульовим розголошенням. Отриманий доказ підсумовує весь процес виконання у формі, яку можна перевірити без повторного обчислення.

Як тільки доказ згенеровано, його повертають у блокчейн. Смарт-контракт-верифікатор перевіряє доказ, використовуючи публічні верифікаційні ключі. Якщо перевірка проходить успішно, підсумковий результат приймається й може бути використаний для оновлення стану ланцюга, ініціювання логіки смарт-контракту або як дані для нових децентралізованих процесів. Така схема гарантує цілісність обчислень та зберігає високу ефективність.

Методи генерації доказів

Генерація доказів — найскладніший та найресурсоємніший компонент архітектури ZK-компресора. Для цього застосовують сучасні криптографічні підходи: поліноміальні зобов’язання та багатовекторні множення, що переводять обчислення у систему алгебраїчних обмежень. Розв’язання цих обмежень і дає стислий доказ.

Інноваційні системи прискорюють цей процес кількома методами. Швидке перетворення Фур’є (FFT) або числові теоретичні перетворення (NTT) використовуються для пришвидшення поліноміальних операцій — основи для zk-SNARK та zk-STARK. Рекурсія стрімко набирає популярності, дозволяючи вкладати один доказ у інший. Завдяки цьому великі обчислення розбиваються на менш масштабні докази, які згодом об’єднуються в єдиний компактний результат для остаточної перевірки.

Ці оптимізації є критично важливими для масштабування ZK-компресорів у практичних застосуваннях. Без них генерування доказів було б надто повільним або затратним, що зменшувало б переваги винесення обчислень поза блокчейн.

Верифікація на блокчейні

Верифікація проходить безпосередньо у цільовому блокчейні та задумана як малозатратна операція. Після того, як компресор надсилає доказ, смарт-контракт-верифікатор запускає алгоритм перевірки з попередньо обчисленими параметрами. Для схем zk-SNARK часто застосовується парування з постійною витратою часу, тоді як zk-STARK базується на хеш-зобов’язаннях і протоколах FRI (Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs of Proximity).

Стислість доказів із нульовим розголошенням означає, що для перевірки зазвичай потрібно лише кілька кілобайтів і незначна частка газу порівняно з еквівалентними on-chain обчисленнями. Саме така ефективність робить ZK-компресори придатними для масштабного впровадження. Доказ гарантує не лише правильність обчислення, а й цілісність вхідних даних і детермінованість отриманого результату.

Модель безпеки та загрози системи

Безпека ZK-компресорів базується на криптографічній стійкості та надійній архітектурі системи. Гарантії забезпечуються складністю таких базових задач, як парування на еліптичних кривих або зобов’язання на основі хешів. Поки ці криптопримітиви залишаються захищеними, зламати систему або сфальсифікувати доказ неможливо.

Разом із тим, у реалізації компресора чи організації джерел даних можуть існувати уразливості. Зловмисний прувер, наприклад, може намагатися обійти обмеження схеми чи внести недостовірні дані в обчислення. Щоб уникнути цього, компресори часто використовують публічні зобов’язання на входи, Merkle-Root або довірені джерела даних, які доводять легітимність вхідних даних. Аудит схем і формальні верифікації також відіграють ключову роль у запобіганні помилок у дизайні.

Крім того, система повинна враховувати питання доступності та надійності. Якщо компресор централізований чи підконтрольний одному оператору, виникають ризики довіри та цензури. Сучасні архітектури прагнуть до децентралізації мереж компресорів, де кілька пруверів можуть змагатися або співпрацювати при створенні доказів — це зменшує залежність від будь-якої окремої сторони.