Рішення проблеми масштабованості блокчейну за допомогою технології ZK-SNARK

Abstract

У роботі описано основні концепції технології блокчейн та її ключові параметри, щоб представити проблему масштабованості сучасних блокчейн-мереж та проаналізувати її особливості. Також досліджено існуючі напрямки та порівняно відомі протоколи, щоб запропонувати рішення проблеми масштабованості блокчейну. Ми обрали технологію доказів з нульовим розголошенням як перспективний напрямок для деталізованого дослідження. Ми використали протоколи, засновані на цій технології, для розробки системи валідації зв'язаного ланцюжка блоків. Представлені експериментальні результати обґрунтовують перспективи цього напрямку для вирішення проблем масштабованості сучасних блокчейн систем. Актуальність обраної теми визначається масовим впровадженням блокчейн-систем у різні сфери людського життя. Як і в кожній мережі, обсяг інформації, яку необхідно безперервно обробляти, збільшується. Цей завдання вимагає розробки рішень для вдосконалення систем, роблячи їх гнучкими у роботі з мільйонами користувачів. Водночас важливо підтримувати безпеку та конфіденційність інформації та зберігати децентралізовану організацію процесу обміну даними в оновлених системах. Тому в сучасному світі блокчейн-індустрії головним питанням є пошук моделей та методів вирішення проблеми масштабованості мереж, щоб подолати бар'єр повномасштабного впровадження блокчейн-додатків.The work describes the main concepts of blockchain technology and its key parameters to present the scalability problem of the modern blockchain networks and analyze its features. It also studies existing directions and compares well-known protocols to propose the solution for the blockchain scalability problem. We chose zero-knowledge proof technology as a promising direction for detailed study. We used protocols, based on this technology, to develop a validation system for a linked chain of blocks. Presented experimental results substantiate the prospects of this direction for solving the scalability problems of modern blockchain systems. The relevance of the chosen topic is determined by the mass introduction of blockchain systems in various areas of human life. As it happens to every network, the volume of information that must be continuously processed increases. This challenge demands to develop solutions to improve systems, making them flexible in working with millions of users. At the same time, it is still important to maintain the security and confidentiality of the information and keep the decentralized organization of the data exchange process in the updated systems. Therefore, in today's world of blockchain industry, the main issue is to find models and methods to solve the problem of scalability of networks to overcome the barrier of full-scale implementation of blockchain applications.