zk-SNARKs y zk-STARKs: Diferencias clave que debes conocer

Si llevas tiempo familiarizado con blockchain, probablemente te hayas topado con términos como zk-SNARK y zk-STARK. Puede que al principio suenen confusos, pero estas tecnologías están cambiando el funcionamiento de la privacidad en las criptomonedas y más allá. 

Los zk-SNARK y los zk-STARK forman parte de las denominadas pruebas de conocimiento cero y permiten demostrar la veracidad de algo sin revelar información adicional. Pero aquí es donde se pone interesante: estos dos métodos funcionan de maneras muy diferentes. 

¿Sabías que la Conferencia de Desarrollo de Ethereum (EDCON) tuiteó un video ¿Dónde predijo Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, que los zK-SNARKs serían tan importantes como las cadenas de bloques en los próximos 10 años? Es una afirmación audaz, pero está generando mucho debate actualmente.

Entonces, ¿qué diferencia a estas dos tecnologías? Analicémoslo de forma lógica y analicemos cómo zk-SNARK y zk-STARK podrían cambiar nuestra perspectiva sobre la seguridad de la blockchain. Sigue leyendo; te sorprenderá lo diferentes que son.

Puntos Clave

• ZK-SNARKs y ZK-STARKs son tecnologías a prueba de conocimiento cero, pero difieren en sus fundamentos criptográficos y su rendimiento.
• Los ZK-SNARK ofrecen tamaños de prueba compactos y verificación rápida, pero requieren una configuración confiable, lo que los hace ideales para soluciones de privacidad.
• Los ZK-STARK brindan mejor escalabilidad y seguridad sin una configuración confiable, aunque sus tamaños de prueba son más grandes y requieren un mayor uso de recursos computacionales.
• Ambas tecnologías son fundamentales para el escalamiento de ZK-EVM, DeFi y blockchain, y cada una se destaca en diferentes casos de uso.

¿Qué son las pruebas de conocimiento cero (ZKP)?

Fuente: LinkedIn

Las pruebas de conocimiento cero (ZKP) son un método criptográfico que permite a una parte demostrar la validez de una declaración sin revelar información sobre ella. Esta es una de las innovaciones más prometedoras en criptografía.

Los ZKP permiten que una persona (el “probador”) demuestre algo a otra persona (el “verificador”) sin mostrar ningún detalle adicional.

Puede que esto suene abstracto, pero es un concepto esencial que impulsa los avances en la privacidad, la seguridad y la escalabilidad de la cadena de bloques.

Piénsalo así: imagina que quieres demostrar que conoces la contraseña de una bóveda sin decírsela a nadie. Con las pruebas de conocimiento cero, puedes lograrlo. Demuestras que sabes algo importante sin revelar el secreto.

Esta tecnología ya está generando revuelo en el mundo blockchain porque resuelve un problema clave: cómo mantener la seguridad de las cosas y al mismo tiempo compartir información a través de una red descentralizada.

Tipos de pruebas de conocimiento cero (interactivas vs. no interactivas)

Existen dos tipos principales de pruebas de conocimiento cero: interactivas y no interactivas. Ambas logran el mismo objetivo, pero lo hacen de forma diferente.

Pruebas interactivas de conocimiento cero

En un ZKP interactivo, el probador y el verificador se comunican mutuamente. El verificador desafía al probador a demostrar que sabe algo sin revelarlo, y este responde en consecuencia.

Esta interacción continúa hasta que el verificador queda convencido. Sin embargo, este proceso es menos práctico para las aplicaciones blockchain, ya que requiere comunicación en tiempo real.

Pruebas de conocimiento cero no interactivas 

Como su nombre indica, los ZKP no interactivos eliminan la necesidad de comunicación continua. En su lugar, el probador envía una única prueba que el verificador puede verificar sin interacción adicional.

Este tipo es más adecuado para entornos blockchain, donde los nodos no siempre están disponibles para la comunicación en vivo. Tecnologías como zk-SNARK y zk-STARK son ejemplos de ZKP no interactivos.

Principios básicos de las pruebas de conocimiento cero

Las pruebas de conocimiento cero funcionan según tres principios fundamentales:

• Completitud: Si la afirmación es verdadera, un demostrador honesto podrá convencer al verificador de su verdad.

• Solidez: Si la afirmación es falsa, ningún demostrador deshonesto puede convencer al verificador de que es verdadera, excepto con una probabilidad muy pequeña.

• Conocimiento cero: El verificador solo descubre que la afirmación es verdadera. En otras palabras, la prueba no aporta información adicional aparte de la exactitud de la afirmación.

Estos principios garantizan que los ZKP mantengan la integridad y la privacidad, por lo que se han convertido en una parte clave de las soluciones criptográficas para sistemas descentralizados.

Componentes clave de una prueba de conocimiento cero

Cada prueba de conocimiento cero Implica dos partes principales: el probador y el verificador. Analicemos sus funciones.

Tirador de pruebas

El comprobador es quien conoce el secreto o la declaración que se está comprobando. En aplicaciones de blockchain, el comprobador puede ser alguien que desea demostrar que posee cierto saldo o control sobre un conjunto de activos sin revelar las cantidades ni los detalles reales.

El probador genera una prueba criptográfica que demuestra la validez de su afirmación.

Verificador

El verificador es quien verifica la prueba. Desconoce el secreto, pero necesita estar convencido de la veracidad de la afirmación del demostrador. El verificador realiza comprobaciones matemáticas sobre la prueba presentada por el demostrador y, si todo es correcto, puede confirmar la veracidad de la afirmación.

Es importante destacar que el verificador no aprende nada acerca del secreto en sí, solo que el probador ha demostrado tener conocimiento del mismo.

Beneficios de las pruebas de conocimiento cero

Las pruebas de conocimiento cero ofrecen varias ventajas, lo que las hace muy recomendables en blockchain y otros sistemas seguros. Exploremos los tres principales:

Seguridad

Las ZKP mejoran la seguridad al permitir la verificación de pruebas sin exponer información confidencial. En las redes blockchain, esto significa que los usuarios pueden demostrar que poseen o controlan ciertos activos sin revelar información privada, lo que reduce el riesgo de filtraciones de datos y otros ataques. 

Dado que no se transmiten datos reales, los ZKP son increíblemente resistentes a los piratas informáticos y a los espías.

Política de privacidad

La privacidad es una de las principales razones por las que las ZKP han ganado tanta popularidad en el ámbito blockchain. Los métodos de verificación tradicionales suelen requerir que los usuarios compartan grandes cantidades de información personal o financiera.

Con ZKPs, los usuarios pueden demostrar sus afirmaciones (por ejemplo, propiedad de fondos, finalización de una transacción) sin revelar ningún dato personal, lo que convierte a ZKPs en una herramienta poderosa para aplicaciones centradas en la privacidad.

Por ejemplo, una persona podría demostrar que cumple ciertos requisitos (como ser mayor de 18 años o tener fondos suficientes) sin revelar su edad ni su saldo bancario. Esto supone un cambio radical para la privacidad en blockchain, donde mantener la confidencialidad es fundamental.

Escalabilidad organizacional

Las ZKP también contribuyen a la escalabilidad, especialmente en las redes blockchain. Dado que las pruebas pueden verificarse sin revelar toda la información subyacente, pueden reducir la cantidad de datos que deben almacenarse y procesarse.

Esto ayuda a aligerar la carga en las cadenas de bloques, haciéndolas más escalables y eficientes.

zk-SNARKs y zk-STARKs, dos de las formas más ampliamente discutidas de pruebas de conocimiento cero, están diseñadas específicamente para mejorar la escalabilidad en los sistemas blockchain al hacer que las transacciones sean más livianas y fáciles de verificar.

Esta mejora de la escalabilidad es una de las razones por las que personas como Vitalik Buterin ven a zk-STARKs como una tecnología futura prometedora para la privacidad y la eficiencia de la cadena de bloques.

ZK-SNARKs: una descripción detallada

Fuente: IQ.wiki

Los argumentos de conocimiento concisos y no interactivos de conocimiento cero, mejor conocidos como ZK-SNARKs, son una tecnología innovadora en criptografía que ha revolucionado la forma en que se maneja la privacidad en sistemas descentralizados como las cadenas de bloques.

Permiten una verificación eficiente de las declaraciones sin revelar ninguna información adicional sobre la declaración en sí.

¿Qué son los ZK-SNARK?

Los ZK-SNARK son pruebas criptográficas que permiten a una parte (el demostrador) demostrar a otra parte (el verificador) que posee cierto conocimiento, sin revelar realmente cuál es ese conocimiento.

Estas pruebas son concisas (lo que significa que son pequeñas y se pueden verificar rápidamente) y no interactivas (lo que significa que no se necesita comunicación de ida y vuelta entre el que prueba y el que verifica).

Esto los hace ideales para su uso en entornos distribuidos y descentralizados como las cadenas de bloques.

¿Qué significa “SNARK”?

«SNARK» es el acrónimo de Argumento de Conocimiento Sucinto y No Interactivo. Analicémoslo:

• Sucinto: La prueba es de tamaño pequeño y se verifica rápidamente, incluso si los datos o el cálculo originales son grandes.
• No interactivo: el probador solo necesita enviar una única prueba al verificador, sin necesidad de interacción adicional.
• Argumento de conocimiento: El probador debe tener algún conocimiento específico o testigo (por ejemplo, la información secreta) que pruebe la validez de una afirmación.

¿Cómo funcionan los ZK-SNARK?

Los ZK-SNARKs pueden parecer mágicos, pero se basan en principios criptográficos fundamentales. Así es como funcionan:

Supuestos criptográficos en SNARK

La seguridad de los ZK-SNARK se basa en varios supuestos criptográficos. Uno de los principales es la complejidad de los problemas de logaritmos discretos, lo que garantiza que descifrar la prueba criptográfica sea computacionalmente inviable.

Otro principio fundamental es el supuesto de conocimiento del exponente (KEA), que sustenta el argumento del conocimiento que demuestra que quien lo demuestra conoce la solución al problema sin revelarla.

Uso de curvas elípticas en SNARKs

Los ZK-SNARKs utilizan la criptografía de curva elíptica (ECC), que permite un cifrado altamente seguro con tamaños de clave más pequeños en comparación con los métodos criptográficos tradicionales. La ECC desempeña un papel crucial en la creación de las estructuras criptográficas que hacen posible los SNARKs, proporcionando seguridad y eficiencia.

Al usar curvas elípticas, los ZK-SNARK pueden mantener un tamaño de prueba compacto y garantizar un cálculo más rápido, lo cual es vital para aplicaciones como blockchain, donde cada byte de datos importa.

Complejidad y rendimiento

Una de las razones por las que los ZK-SNARKs son tan potentes es su rendimiento. A pesar de la complejidad de las operaciones criptográficas que ocurren en segundo plano, los ZK-SNARKs están diseñados para generar pequeñas pruebas que pueden verificarse rápidamente.

Esto significa que los cálculos grandes y complejos se pueden condensar en pruebas cortas que son computacionalmente eficientes tanto para el demostrador como para el verificador, lo que las hace escalables para entornos blockchain.

Importancia de la configuración de confianza en ZK-SNARK

Uno de los aspectos más importantes (y controvertidos) de los ZK-SNARK es la necesidad de una configuración confiable. Durante la fase inicial de creación del sistema criptográfico, una configuración confiable genera los parámetros necesarios para las pruebas.

Este proceso de configuración implica la creación de parámetros públicos, que se comparten, y parámetros privados, que se destruyen después de su uso.

El reto de este enfoque es que, si los parámetros privados se ven comprometidos o reutilizados, la seguridad de todo el sistema podría verse comprometida. Esto convierte la configuración de confianza en un punto crítico de vulnerabilidad.

Algunos proyectos, como Zcash, han tomado medidas extremas para garantizar que su configuración confiable sea segura, pero la necesidad de esta configuración sigue siendo un inconveniente en comparación con sistemas como zk-STARKs, que no la requieren.

Casos de uso de ZK-SNARK

Los ZK-SNARK ya se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, especialmente en tecnología blockchain y proyectos centrados en la privacidad. Analicemos algunos de los casos de uso clave:

Protocolos de privacidad de blockchain

Una de las aplicaciones más populares de los ZK-SNARKs son los protocolos de privacidad en redes blockchain. Por ejemplo, Zcash utiliza ZK-SNARKs para permitir transacciones privadas en su blockchain. 

Los usuarios pueden enviar y recibir fondos sin revelar los detalles de sus transacciones o saldos al público, lo que garantiza la privacidad financiera y al mismo tiempo mantiene la integridad de la red.

Contratos inteligentes y DApps

Los ZK-SNARK también se están aplicando en el mundo de contratos inteligentes y aplicaciones descentralizadas (DApps). Al permitir cálculos privados y verificables en redes blockchain, los ZK-SNARK habilitan contratos inteligentes más complejos que protegen los datos y la privacidad del usuario.

Esto es particularmente importante para aplicaciones como finanzas descentralizadas (DeFi), donde los usuarios pueden querer mantener su información financiera privada mientras interactúan con varios protocolos.

Verificación de identidad

Otro uso prometedor de los ZK-SNARK es la verificación de identidad. Los ZK-SNARK permiten a las personas comprobar ciertos atributos personales (como su edad o ciudadanía) sin revelar todos sus datos.

Esto puede agilizar procesos como KYC (Conozca a su cliente) en los servicios financieros, garantizando la privacidad sin comprometer la seguridad.

Pros y contras de los ZK-SNARK

Si bien los ZK-SNARK ofrecen muchas ventajas, también presentan algunas desventajas. Analicemos sus ventajas y desventajas:

Ventajas: Eficiencia, tamaño de prueba bajo

Una de las principales ventajas de los ZK-SNARK es su eficiencia. Las pruebas generadas por ellos son increíblemente compactas, lo que significa que ocupan poco espacio en la blockchain.

Esto es especialmente útil para la escalabilidad, ya que las pruebas más pequeñas implican menos datos que procesar y almacenar. Además, el tamaño reducido de las pruebas permite tiempos de verificación más rápidos, lo que hace que los ZK-SNARK sean ideales para aplicaciones que requieren procesos de verificación rápidos y descentralizados.

Desventajas: Necesidad de una configuración confiable, vulnerabilidades criptográficas

Por otro lado, una de las principales desventajas de los ZK-SNARK es la necesidad de una configuración confiable. Como se mencionó anteriormente, esta configuración es una vulnerabilidad potencial y, si no se realiza correctamente, podría comprometer todo el sistema.

Además, si bien los ZK-SNARK se basan en bases criptográficas sólidas, aún dependen de suposiciones criptográficas (como la dureza de los logaritmos discretos) que podrían romperse con futuros avances en informática, como la computación cuántica.

ZK-STARKs: una descripción detallada

Fuente: Imagen de Freepik

Las ZK-STARKs son la siguiente evolución en las pruebas de conocimiento cero y ofrecen una potente alternativa a las ZK-SNARKs, especialmente en términos de escalabilidad y seguridad. Las ZK-STARKs han recibido mucha atención por abordar algunas de las limitaciones de las SNARKs, en particular su dependencia de una configuración confiable y sus vulnerabilidades criptográficas.

Veamos con más detalle lo que los ZK-STARKs ofrecen.

¿Qué son las ZK-STARK?

Los ZK-STARKs, o argumentos de conocimiento transparentes y escalables de conocimiento cero, son un tipo de prueba criptográfica que permite a una parte (el demostrador) demostrar a otra parte (el verificador) que una afirmación es verdadera, sin revelar ninguna información adicional.

A diferencia de los ZK-SNARK, los ZK-STARK no requieren una configuración de confianza, lo que los hace más seguros y transparentes por diseño. Además, son escalables y pueden gestionar cálculos más grandes, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren alto rendimiento y una seguridad robusta.

¿Qué significa “STARK”?

«STARK» es el acrónimo de Argumentos de Conocimiento Transparentes y Escalables. A continuación, se detalla el significado de cada término:

• Escalable: los ZK-STARK están diseñados para manejar cálculos grandes y complejos de manera eficiente, lo que los convierte en una excelente opción para las soluciones de escalabilidad de blockchain.
• Transparente: a diferencia de los ZK-SNARK, que requieren una configuración confiable, los ZK-STARK son totalmente transparentes, lo que elimina la necesidad de que una parte externa confiable genere parámetros.
• Argumentos de conocimiento: similares a los SNARK, los STARK prueban que quien los prueba tiene cierto conocimiento (por ejemplo, la solución a un problema criptográfico) sin revelar el conocimiento en sí.

La falta de una configuración confiable y el potencial de escalabilidad hacen de ZK-STARKs una solución prometedora para aplicaciones descentralizadas, redes blockchain y protocolos que preservan la privacidad.

¿Cómo funcionan las ZK-STARK?

Si bien los ZK-STARKs comparten similitudes con los ZK-SNARKs en su objetivo general de proporcionar pruebas de conocimiento cero, su funcionamiento interno es fundamentalmente diferente, particularmente cuando se trata de sus suposiciones criptográficas y procesos computacionales.

Supuestos criptográficos en STARKs

Los ZK-STARK se basan en supuestos criptográficos más simples y seguros que los SNARK. Una de sus principales ventajas es que los STARK se basan en funciones hash: funciones matemáticas fáciles de calcular, pero difíciles de revertir.

Esta dependencia de las funciones hash elimina la necesidad de criptografía de curva elíptica o el conocimiento de la suposición de exponentes, lo que hace que los ZK-STARK sean más resistentes a posibles vulnerabilidades futuras, como los ataques de computadoras cuánticas.

Uso de funciones hash en STARK

El uso de funciones hash resistentes a colisiones es fundamental para el funcionamiento de los ZK-STARK. Estas funciones garantizan que dos entradas diferentes no produzcan la misma salida, lo cual es crucial para la seguridad de la prueba.

En STARKs, las funciones hash ayudan a crear pruebas verificables sin necesidad de que ninguna entidad de confianza configure el sistema con antelación. Esta transparencia no solo mejora el modelo de seguridad, sino que también facilita la adopción de ZK-STARKs en ecosistemas descentralizados.

Complejidad y rendimiento

Si bien las ZK-STARK son más transparentes y seguras, tienden a ser más complejas y requieren un mayor consumo computacional que las ZK-SNARK. La desventaja de eliminar la configuración de confianza y depender de funciones hash es que las pruebas generadas por las STARK suelen ser más grandes que las de las SNARK, lo que puede afectar los costos de almacenamiento y transmisión.

Sin embargo, a pesar de los tamaños de prueba más grandes, los STARK pueden manejar cálculos más complejos con mejor escalabilidad, lo que los convierte en un fuerte contendiente para los sistemas descentralizados a gran escala.

Casos de uso de ZK-STARK

Las ZK-STARK tienen amplias aplicaciones en los espacios de blockchain y finanzas descentralizadas (DeFi), y ofrecen una solución adecuada para mejorar la escalabilidad, la seguridad y la transparencia.

Soluciones de escalabilidad de blockchain

Uno de los principales usos de ZK-STARKs es la escalabilidad de las soluciones blockchain. A medida que las redes blockchain crecen en tamaño y volumen de transacciones, se enfrentan a desafíos para procesar grandes cantidades de datos de manera eficiente.

Las ZK-STARK permiten que las redes blockchain descarguen la computación de la cadena principal a soluciones de capa 2, verificando la integridad de los cálculos sin requerir que todos los nodos procesen los datos completos.

Esto mejora la escalabilidad, manteniendo la confianza y la seguridad. Proyectos como StarkWare ya utilizan la tecnología STARK para crear soluciones blockchain escalables.

Finanzas descentralizadas (DeFi)

En el mundo de las Finanzas Descentralizadas (DeFi), la privacidad y la escalabilidad son cuestiones importantes. Los ZK-STARK permiten que los protocolos DeFi ofrezcan transacciones que preservan la privacidad y contratos inteligentes, sin necesidad de una configuración de confianza.

Esto puede ayudar a proteger los datos financieros confidenciales de los usuarios, a la vez que garantiza la escalabilidad y seguridad de las plataformas DeFi. Además, los STARK pueden ayudar a reducir las comisiones de gas en Ethereum al permitir procesos de generación y verificación de pruebas más eficientes.

Auditoría y cumplimiento transparentes

Los ZK-STARK también son ideales para la auditoría transparente y el cumplimiento normativo en sistemas descentralizados. Las organizaciones pueden usar STARK para demostrar que sus operaciones cumplen con la normativa o que sus activos se gestionan según los protocolos establecidos, todo ello sin revelar datos confidenciales de la empresa ni de los usuarios.

Esto convierte a STARKs en un candidato sólido para industrias como finanzas, atención médica y gestión de la cadena de suministro, donde la privacidad y la transparencia son fundamentales.

Pros y contras de los ZK-STARK

Los ZK-STARK ofrecen varias ventajas sobre los ZK-SNARK, pero también conllevan sus propios desafíos.

Ventajas: Sin configuración de confianza, mayor escalabilidad

Una de las mayores ventajas de los ZK-STARK es que no requieren una configuración de confianza. Esto elimina el riesgo de tener que confiar en que los parámetros de configuración se generaron y eliminaron de forma segura.

Las STARK también son resistentes a la tecnología cuántica, lo que las convierte en una solución con mayor garantía de futuro. Además, sus ventajas de escalabilidad son significativas, ya que pueden gestionar grandes cálculos y conjuntos de datos con mayor eficiencia, lo que las convierte en una excelente solución para escalar cadenas de bloques y otros sistemas descentralizados.

Desventajas: Pruebas de mayor tamaño, mayor intensidad computacional

Sin embargo, los ZK-STARK también presentan algunas desventajas. El mayor tamaño de las pruebas en STARK puede generar mayores costos de almacenamiento y transmisión, lo cual puede ser una desventaja para aplicaciones donde la eficiencia de los datos es una preocupación clave.

Además, las STARK suelen requerir un mayor consumo computacional que las SNARK, lo que requiere mayor capacidad de procesamiento para generar y verificar pruebas. Esto puede afectar el rendimiento, especialmente en dispositivos más pequeños o menos potentes que forman parte de una red descentralizada.

ZK-SNARKs vs. ZK-STARKs: Un análisis comparativo

Fuente: Media

Si bien ZK-SNARK y ZK-STARK cumplen propósitos similares, estas tecnologías difieren en sus fundamentos criptográficos, métodos de generación de pruebas y requisitos de implementación.

Diferencias clave entre ZK-SNARK y ZK-STARK

Fundamentos criptográficos (curvas elípticas vs. funciones hash)

Los fundamentos criptográficos de los ZK-SNARK y los ZK-STARK constituyen una de las diferencias más fundamentales entre ambas tecnologías. Los ZK-SNARK se basan en gran medida en la criptografía de curva elíptica. Este es un sistema matemático potente, pero más complejo, que sustenta la seguridad de los SNARK.

Si bien las curvas elípticas proporcionan pruebas eficientes, también introducen vulnerabilidades criptográficas, particularmente frente a posibles tecnologías futuras como la computación cuántica.

Los ZK-STARK, por otro lado, utilizan funciones hash, que son más simples y seguras. Las funciones hash son resistentes a ataques cuánticos y no se basan en los mismos supuestos que la criptografía de curva elíptica, lo que hace que las STARK sean más resilientes a largo plazo.

La estructura basada en hash de STARK también conduce a una mayor transparencia y garantías de seguridad.

Requisitos de configuración de confianza

Otra diferencia importante entre ZK-SNARKs y ZK-STARKs radica en el requisito de configuración confiable. 

Los ZK-SNARK requieren una configuración confiable, donde un tercero de confianza genera los parámetros secretos que se utilizan para crear las pruebas criptográficas. Esta fase de configuración, a menudo denominada "ceremonia", puede presentar riesgos de seguridad. Si el proceso de configuración se ve comprometido, puede generar vulnerabilidades que socaven todo el sistema.

Los ZK-STARK, por el contrario, no requieren una configuración de confianza. La transparencia de los STARK significa que no es necesario depender de terceros para obtener parámetros seguros, lo que reduce el riesgo de posibles brechas de seguridad o puertas traseras. Esto convierte a los STARK en una opción más fiable y segura para entornos totalmente descentralizados.

Tamaño de la prueba y tiempo de verificación

Al comparar el tamaño de la prueba y el tiempo de verificación, los ZK-SNARK y los ZK-STARK también muestran diferentes fortalezas.

Las pruebas ZK-SNARK son conocidas por su tamaño compacto, lo que las hace altamente eficientes en términos de almacenamiento y transmisión de datos. El pequeño tamaño de las pruebas SNARK también permite tiempos de verificación más rápidos, lo cual es esencial para aplicaciones en tiempo real como las transacciones de blockchain.

Los ZK-STARK, aunque transparentes y escalables, generan pruebas más grandes que los SNARK. Este mayor tamaño puede implicar mayores requisitos de almacenamiento y ancho de banda, lo que puede limitar su eficiencia en ciertos entornos. Sin embargo, los STARK son altamente escalables para cálculos de gran tamaño, a pesar de estas pruebas más grandes.

Supuestos de seguridad

Los supuestos de seguridad también juegan un papel clave a la hora de determinar la robustez de los sistemas criptográficos.

Mientras que los zk-SNARK se basan en supuestos criptográficos más fuertes, como el supuesto de conocimiento del exponente (KEA) y el problema del logaritmo discreto de la curva elíptica (ECDLP), los zk-STARK, debido a su dependencia de funciones hash, operan con supuestos criptográficos más débiles, lo que los hace resistentes a los cálculos cuánticos.

Esta resiliencia frente a tecnologías futuras hace que los STARKs sean más a prueba de futuro en comparación con los SNARKs, especialmente en aplicaciones a largo plazo donde la seguridad es primordial.

Escalabilidad y Eficiencia

En términos de escalabilidad y eficiencia, los ZK-STARK tienen una ventaja distintiva: están diseñados para manejar cálculos escalables, lo que los hace ideales para sistemas a gran escala y de alto rendimiento.

Aunque sus pruebas son más grandes, los STARK pueden gestionar de manera eficiente operaciones más complejas, lo que los convierte en un candidato sólido para soluciones de escalamiento de capa 2 y cálculos fuera de la cadena.

SNARKS, por otro lado, destaca en situaciones donde el tamaño de la prueba y la velocidad de verificación son las principales prioridades. Sus pequeños tamaños de prueba los hacen muy eficientes para tareas específicas, pero no son tan escalables cuando se trata de cálculos grandes.

Rendimiento en diferentes casos de uso

Tanto ZK-SNARK como ZK-STARK se utilizan en una variedad de aplicaciones de blockchain y finanzas descentralizadas (DeFi), pero su rendimiento puede variar según el caso de uso.

Privacidad y seguridad de la cadena de bloques

Para la privacidad y seguridad en las redes blockchain, tanto los ZK-SNARK como los ZK-STARK ofrecen soluciones atractivas. Los ZK-SNARK se utilizan ampliamente en protocolos de privacidad como Zcash, que se basan en el eficiente tamaño de sus pruebas para mantener el anonimato y garantizar la validez de las transacciones.

Mientras tanto, las ZK-STARK ofrecen mayor seguridad gracias a su resistencia cuántica y a la falta de una configuración de confianza. Se están explorando cada vez más para aplicaciones descentralizadas (DApps) que preservan la privacidad y para la auditoría de cumplimiento.

Por lo tanto, los SNARK ofrecen un buen equilibrio entre seguridad y eficiencia para aplicaciones blockchain centradas en la privacidad. Sin embargo, el mayor tamaño de prueba de los STARK podría hacerlos menos adecuados para ciertos protocolos blockchain centrados en la privacidad en comparación con los SNARK.

Soluciones de escala de capa 2

En términos de escalabilidad de redes blockchain, tanto los ZK-SNARK como los ZK-STARK contribuyen a las soluciones de capa 2, pero con diferentes fortalezas. Los ZK-SNARK se utilizan actualmente en soluciones de escalabilidad de capa 2 como zk-Rollups, que permiten a las blockchains procesar múltiples transacciones fuera de la cadena, a la vez que proporcionan una prueba de validez concisa dentro de la cadena.

El pequeño tamaño de prueba de los SNARK los hace altamente eficientes en este contexto.

Por otro lado, los ZK-STARK son especialmente adecuados para gestionar cálculos a gran escala. Proyectos como StarkNet utilizan la tecnología STARK para crear soluciones de capa 2 escalables y seguras.

Si bien los STARK generan pruebas más grandes, permiten que las redes escalen sin sacrificar la seguridad ni la transparencia, lo que los convierte en una solución poderosa para los desafíos de escalamiento de blockchain.

Complejidades de costos e implementación

El costo y la complejidad de implementar ZK-SNARKs y ZK-STARKs pueden variar según la aplicación y los recursos disponibles.

Los ZK-SNARK son relativamente bien comprendidos y se han implementado en varios proyectos de blockchain, pero la necesidad de una configuración confiable agrega complejidad y costos potenciales.

Además, puedes incorporar a tu protocolo criptografía de curva elíptica El uso de SNARK puede ser más difícil de implementar, especialmente en entornos con recursos computacionales limitados.

Mientras tanto, las ZK-STARK no requieren una configuración confiable, lo que simplifica su implementación en sistemas totalmente descentralizados. Sin embargo, debido al mayor tamaño de las pruebas y a las mayores demandas computacionales, su implementación puede resultar más costosa en términos de almacenamiento y potencia de procesamiento.

Estos costos pueden reducirse mediante su escalabilidad, haciéndolos más eficientes para manejar aplicaciones de gran escala.

ZK-SNARKs y ZK-STARKs en aplicaciones del mundo real

La aplicación práctica de zk-STARKs y zk-SNARKs parece similar en algunos casos. Sin embargo, debido a su diferente composición y tamaño, se utilizan de forma distinta.

Rol en los Rollups de Conocimiento Cero (ZK-Rollups)

ZK-SNARKs y ZK-STARKs son tecnologías críticas detrás de ZK-Rollups, que permiten el escalamiento de capa 2 agrupando transacciones fuera de la cadena y verificándolas con una única prueba en la cadena. 

Los ZK-SNARKs, con sus tamaños de prueba compactos, ya se utilizan en proyectos como zkSync y Loopring, lo que permite transacciones eficientes, rápidas y rentables.

Los ZK-STARK, al ser más escalables para cálculos complejos, están ganando impulso en paquetes de alto rendimiento, como StarkNet de StarkWare, que proporciona soluciones robustas para aplicaciones descentralizadas a gran escala.

Aplicaciones en las finanzas descentralizadas (DeFi)

En DeFi, los ZK-SNARK y los ZK-STARK mejoran la seguridad y la eficiencia. Las plataformas DeFi centradas en la privacidad, como Tornado Cash, utilizan ZK-SNARK para anonimizar las transacciones y proteger los datos de los usuarios. 

Mientras tanto, se están explorando ZK-STARKs para intercambios descentralizados (DEX) y plataformas de derivados, donde la escalabilidad es clave, permitiendo que instrumentos financieros más complejos operen con menos cuellos de botella en la cadena.

Papel en las transacciones que preservan la privacidad

Los ZK-SNARK y ZK-STARK son fundamentales para las transacciones que preservan la privacidad, particularmente en criptomonedas como Zcash (ZK-SNARK) y nuevas implementaciones que exploran ZK-STARK para una mayor seguridad.

Estas tecnologías permiten a los usuarios demostrar la validez de las transacciones sin revelar detalles de las mismas, lo que garantiza tanto la privacidad como la transparencia en la red.

Uso en cumplimiento normativo y auditorías transparentes

Tanto los ZK-SNARK como los ZK-STARK se están volviendo esenciales para el cumplimiento normativo y las auditorías transparentes para los sistemas basados ​​en blockchain.

Con las pruebas ZK, las empresas pueden proporcionar pruebas de cumplimiento (como solvencia o adhesión a regulaciones) sin revelar datos confidenciales, lo que permite una verificación transparente y sin confianza, una necesidad creciente en industrias como las finanzas y la auditoría de la cadena de suministro.

ZK-SNARKs y ZK-STARKs en el panorama ZK-EVM

Fuente: yoimagen de Freepik

Las Máquinas Virtuales Ethereum de Conocimiento Cero (ZK-EVM) están transformando la ejecución de los contratos inteligentes en Ethereum, con privacidad y escalabilidad. Tanto las ZK-SNARK como las ZK-STARK desempeñan un papel importante en este proceso, ofreciendo ventajas distintivas en implementación y rendimiento.

ZK-SNARK en ZK-EVM

Los ZK-SNARK se implementan ampliamente en ZK-EVM debido a su pequeño tamaño de prueba y verificación eficiente, lo que los hace ideales para contratos inteligentes centrados en la privacidad y soluciones escalables de capa 2.

Proyectos como zkEVM de Polygon aprovechan ZK-SNARKs para permitir la ejecución de contratos rentable y segura en plataformas compatibles con Ethereum.

ZK-STARK en ZK-EVM

Los ZK-STARK están ganando terreno en el desarrollo de ZK-EVM, especialmente donde la escalabilidad es una prioridad. El uso de funciones hash en lugar de curvas elípticas los hace más seguros y destacan en la gestión de aplicaciones de alto rendimiento.

El lenguaje Cairo de StarkWare es un ejemplo del uso de STARK para cálculos EVM más complejos y escalables.

Diferencias de rendimiento para ZK-EVM

Los ZK-SNARK ofrecen pruebas de menor tamaño y una verificación más rápida, lo que los hace más eficientes para tareas de baja complejidad. Por el contrario, los ZK-STARK, aunque con pruebas de mayor tamaño, ofrecen mayor escalabilidad y seguridad, especialmente para contratos inteligentes con mayor intensidad computacional.

Esta distinción hace que cada tecnología sea adecuada para diferentes capas de las necesidades de escalamiento de Ethereum.

Conclusión

Los ZK-SNARK y ZK-STARK están revolucionando el mundo de la cadena de bloques al ofrecer soluciones avanzadas de privacidad, escalabilidad y seguridad. Si bien los ZK-SNARK destacan por su eficiencia y tamaño compacto, los ZK-STARK ofrecen mayor escalabilidad y seguridad sin necesidad de una configuración confiable.

Cada tecnología tiene sus puntos fuertes, lo que la hace adecuada para diferentes aplicaciones en las áreas de privacidad de blockchain, DeFi e implementaciones de ZK-EVM. A medida que crece la demanda de soluciones blockchain seguras y escalables, el papel de los ZK-SNARK y ZK-STARK cobrará mayor relevancia, moldeando el futuro de la tecnología descentralizada.

Preguntas Frecuentes