- Zero-Knowledge-Proofs sind seit den 1980er Jahren eine gängige Idee in der Kryptographie.
- Blockchain ist seit seiner Einführung eng mit der Kryptographie verbunden.
- Zero-Knowledge-Proofs stellen eine kryptografische Technik dar, bei der während einer Transaktion keine Informationen offengelegt werden, außer dem Austausch eines Werts, der sowohl dem Beweiser als auch dem Prüfer bekannt ist.
Mit der Weiterentwicklung der Technologie hat auch das Ausmaß betrügerischer Aktivitäten mit der Zeit zugenommen. Folglich bleibt die Aufrechterhaltung von Sicherheitsprotokollen einer der kritischsten Aspekte des Transaktionsprozesses. Obwohl sich Blockchain als eine der vielversprechendsten Innovationen herausgestellt hat, sind zur Aufrechterhaltung der Transaktionssicherheit weiterhin zusätzliche Sicherheitsstandards erforderlich.
Blockchain ist seit seiner Einführung eng mit der Kryptographie verbunden. Die Integration von Blockchain und Kryptografie hat jedoch in letzter Zeit die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich gezogen. Im Blockchain-System helfen kryptografische Techniken, die Transaktion abzusichern. Mit anderen Worten: Die Kombination von Blockchain-Technologie und Kryptographie hat zu einer sicheren Methode für Finanztransaktionen geführt.
Zero-Knowledge-Proofs sind seit den 1980er Jahren eine gängige Idee in der Kryptographie. Ihre Funktion in Kryptowährungen hat sie jedoch in letzter Zeit ins Rampenlicht gerückt. Die Weltbevölkerung befindet sich inmitten eines zunehmend vernetzten Krypto- und Fintech-Ökosystems. Infolgedessen sind Bedenken hinsichtlich der Aufrechterhaltung des Versprechens der Krypto-Ideologie auf Benutzeranonymität und Privatsphäre aufgekommen.
Das kürzlich ehrgeizige Kryptoprojekt Worldcoin zielt darauf ab, ein globales digitales Identifikationssystem für Benutzer zu schaffen. Das neue und „umstrittene“ Kryptoprojekt verwendet wissensfreie Beweise, um die Privatsphäre zu schützen und gleichzeitig Benutzer, Ansprüche und Transaktionen zu überprüfen.
Was ist Zero Knowledge Proof?
Bei wissensfreien Beweisen handelt es sich um eine kryptografische Technik, bei der während einer Transaktion keine Informationen offengelegt werden, außer dem Austausch eines Werts, der sowohl dem Prüfer als auch dem Prüfer, den beiden Enden des Prozesses, bekannt ist.
Ein wissensfreier Beweis ist eine Möglichkeit zu beweisen, ob eine bestimmte Aussage wahr ist, ohne sie preiszugeben. Hier ist der „Prüfer“ die Partei, die versucht, einen Anspruch geltend zu machen, während der „Verifizierer“ für die Validierung des Anspruchs verantwortlich ist.
Einfacher ausgedrückt ermöglichen Zero-Knowledge-Proofs (ZKP) einer Partei, einer anderen Partei zu beweisen, dass sie etwas weiß, ohne die Informationen mit einer anderen Partei zum Beweis ihres Wissens zu teilen.
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Die Geschichte von Zero Knowledge Proofs in Blockchain
Zero Knowledge Proofs begann 1985, als MIT-Forscher Veröffentlichungen veröffentlichten Die Wissenskomplexität interaktiver Beweissysteme. Das Papier skizzierte wesentliche Konzepte, einschließlich einer Hierarchie für interaktive Beweise (IP). Darüber hinaus wurde in dem Artikel die Idee der Wissenskomplexität eingeführt, die die Menge an Beweisen quantifiziert, die vom Prüfer an den Verifizierer übermittelt werden. Das Papier präsentierte die Konstruktion von ZKPs für jeden NP-Satz mit jedem Commitment-Schema und stellte die Anwendbarkeit der Ergebnisse der Forscher dar.
1989 schlossen sich Goldwasser, Micali und Rackoff erneut zusammen und veröffentlichten The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems. In diesem Artikel wurde das Konzept der Wissenskomplexität entwickelt, das die Menge an Informationen bewertet, über die ein Prüfer verfügen muss, um einen Prüfer von der Gültigkeit einer Aussage zu überzeugen. Die Autoren zeigten, dass wissensfreie Beweise dazu beitragen können, die Informationskomplexität in interaktiven Beweissystemen zu reduzieren.
1993 veröffentlichten Forscher der Universitäten Chicago und Budapest Arthur-Merlin-Spiele: Ein randomisiertes Beweissystem und eine Hierarchie von Komplexitätsklassens, in dem sie das Konzept der randomisierten Beweise einführten, das die wissensfreie Beweistheorie mit der konventionellen Beweistheorie kombiniert. Sie verwendeten ein kombinatorisches Spiel, bei dem ein Teilnehmer (Arthur) willkürliche Bewegungen ausführte und der andere (Merlin) optimale Bewegungen ausführte.
Im Jahr 2013 schrieben Eli Ben-Sasson, Alessandro Chiesa, Daniel Genkin, Eran Tromer und Madars Virza „Succinct Non-Interactive Zero Knowledge for a von Neumann Architecture“. In diesem Artikel wurden ZK-SNARKS oder prägnante, nicht interaktive Zero-Knowledge-Beweise vorgestellt. Hierbei handelt es sich um eine Form von wissensfreien Beweisen, die mit begrenzten Rechenressourcen überprüfbar sind. Die Autoren zeigten, dass ihr System die Richtigkeit von Berechnungen privat und sicher validieren konnte.
Die Autoren von ZK-SNARK veröffentlichten 2018 „Scalable, transparent, and Post-Quanten Secure Computational Integrity“. ZK-STARK ist ein Zero-Knowledge-Proof-System, das robuste Sicherheitsgarantien bietet und gleichzeitig hoch skalierbar und transparent bleibt.
Bestehende Zero-Knowledge-Proof-Systeme hatten häufig Skalierbarkeitsprobleme oder erforderten eine vertrauenswürdige Konfiguration, was sie anfällig für Angriffe machte. Daher führten sie ZK-STARK ein, das auf einer neuen mathematischen Struktur basiert, die als Polynomial Constraint System (PCS) bekannt ist. Ein PCS stellt eine Polynomgleichungsstruktur dar, die zur Formulierung komplexer Rechenprobleme verwendet wird.
Zahlreiche andere Veröffentlichungen haben sich in der Geschichte von Zero Knowledge Proofs als bedeutsam erwiesen, aber die oben genannten haben eine entscheidende Rolle gespielt. Die jüngsten Generationen von Layer-2- (L2s) und ZK-basierten elektronischen Wahlmaschinen (EVMs) haben eine leere Leinwand für die Anwendung dieser Innovationen auf die Skalierung von Blockchain-Laufzeiten geschaffen.
Arten von Zero-Knowledge-Beweisen
Es gibt zwei grundlegende Arten von ZKPs:
- Interaktive Zero-Knowledge-Beweise: Im interaktiven ZKP fordert der Verifizierer den Prüfer heraus, der auf diese Herausforderungen antwortet, bis der Verifizierer überzeugt ist. Sie müssen gleichzeitig online sein und der Prüfer muss eine Reihe von Aktionen ausführen, um den Prüfer von einer bestimmten Tatsache zu überzeugen.
- Nicht interaktive Zero Knowledge Proofs (NIZKP): Nicht interaktive Zero-Knowledge-Beweise erfordern keinen interaktiven Prozess zwischen dem Prüfer und dem Prüfer. Der Prüfer übergibt den Beweis an den Prüfer, wobei die Beweisüberprüfung jeweils nur einmal erfolgt. NIZKP kann effizienter und bequemer sein als IZKP, da es nicht erfordert, dass der Prüfer und der Verifizierer online sind. Allerdings ist im Vergleich zu Interactive Zero Knowledge Proof mehr Rechenleistung erforderlich.
Um die Rolle eines effektiven Verifizierungsprozesses zu erfüllen, der auch die Daten schützt, muss ein wissensfreier Beweis sein:
- Komplett: Der Prüfer akzeptiert den Nachweis, wenn der Anspruch gültig ist und beide Parteien das Protokoll befolgen.
- Klingen: Wenn die Behauptung falsch ist, sollte es nahezu unmöglich sein, den Prüfer davon zu überzeugen, dass sie wahr ist.
- Null-Wissen: Außer dem Wahrheitsgehalt der Behauptung sollten dem Prüfer keine Informationen bekannt oder auffindbar sein.
Die Elemente von Zero-Knowledge Proofs
In seiner Grundform besteht ein wissensfreier Beweis aus drei Elementen:
- Erleben Sie : Mit einem wissensfreien Beweis möchte der Prüfer die Kenntnis einiger verborgener Informationen nachweisen. Die geheimen Informationen sind der „Zeuge“ des Beweises, und die vom Beweiser angenommene Kenntnis des Zeugen legt eine Reihe von Fragen fest, die nur von einer Partei mit Kenntnis der Informationen beantwortet werden können. Daher beginnt der Prüfer den Beweisprozess, indem er zufällig eine Frage auswählt, die Antwort berechnet und sie an den Prüfer sendet.
- Herausforderung: Der Prüfer wählt zufällig eine weitere Frage aus dem Satz aus und bittet den Prüfer, diese zu beantworten.
- Antwort: Der Prüfer akzeptiert die Frage, berechnet die Antwort und gibt sie an den Prüfer zurück. Anhand der Antwort des Prüfers kann der Prüfer prüfen, ob dieser auf den Zeugen zugreifen kann. Der Prüfer wählt weitere Fragen aus, um sicherzustellen, dass der Prüfer nicht blind rät und zufällig die richtigen Antworten erhält. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Interaktion verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass der Beweiser das Wissen des Zeugen vortäuscht, erheblich, bis der Prüfer zufrieden ist.
Anwenden von wissensfreien Beweisen in Blockchain
Leistungsoptimierung
Der Anwendungscode wird außerhalb der Kette oder von einem einzelnen Knoten im Blockchain-Netzwerk ausgeführt und nur der Nachweis seiner korrekten Ausführung wird an die Blockchain gesendet, damit andere Parteien seine Richtigkeit überprüfen können. Ein Beispiel sind ZK-Rollups, bei denen Transaktionen außerhalb der Kette ausgeführt werden und eine Zusammenfassung aller Transaktionen in der Kette übermittelt wird.
Private Transaktionen in Blockchain
Die Transaktionsdaten werden verschlüsselt und es wird ein Nachweis veröffentlicht, der beweist, dass sie korrekt berechnet wurden. ZKPs werden auch bei privaten Transaktionen verwendet, bei denen Gelddaten sowie Empfänger- und Absenderinformationen nicht offengelegt werden. Ein Beispiel ist Tornado Cash, ein dezentraler, nicht verwahrter Dienst, der es Benutzern ermöglicht, private Transaktionen auf Ethereum durchzuführen.
Datenschutz und Sicherheit
Organisationen, die sensible Daten kontrollieren, wie Banken und Krankenhäuser, müssen diese vor dem Zugriff Dritter schützen. ZKPs und Blockchain zusammen können den Zugriff auf Daten unmöglich machen. ZKPs können dabei helfen, Dateien und Anmeldungen mehrere Sicherheitsebenen hinzuzufügen. Daher können ZKPs erhebliche Hindernisse für Hacker oder Manipulatoren darstellen, die Daten zu verändern und abzurufen.
Private Blockchain-Transaktionsübertragungen:
Das größte Problem bei privaten Blockchain-Transaktionen sind die zahlreichen Lücken, die in herkömmlichen Verfahren erkennbar sind. Die produktive Integration von ZKP mit privaten Blockchain-Transaktionen kann einen robusten, hackersicheren Prozess schaffen.
Messenger auf Blockchain
Obwohl Messenger heutzutage das Versprechen der Verschlüsselung halten, könnte die unverschlüsselte Blockchain das nächste große Ding in der technologischen Welt werden. Mit der Garantie einer unverschlüsselten und dennoch robusten Lösung können ZKPs und Blockchain gemeinsam eine Mehrwert-Messenger-Plattform schaffen, die für alle sicher ist.
Wissensfreie Beweise haben großes Potenzial, Kosten zu sparen und die Privatsphäre der Benutzer in der Blockchain- und Kryptowelt zu schützen. Darüber hinaus ist dieses Konzept einfach anzuwenden und die Technologien, die ZKPs unterstützen, sind zudem äußerst effizient. Durch die Nutzung des ZKP der neuesten Generation können Benutzer enorme Vorteile erzielen, ohne viel Geld auszugeben.
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- Quelle: https://web3africa.news/2023/08/14/industry-talk/zero-knowledge-proofs-in-blockchain/
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