Was sind zkSNARKs? | Der vollständige Leitfaden

Da haben sich immer mehr Menschen umarmt Bitcoin und die erstaunliche Technologie, die es funktioniert, haben sie auch einige seiner wichtigsten Fallstricke entdeckt. Eines davon ist das Konzept einer völlig anonymen Transaktion. Während Bitcoin oft als "anonym" angesehen wird, ist es eigentlich nur "pseudonym", da die Transaktionen jeder Bitcoin-Adresse öffentlich verfolgt werden Blockchain. Es gibt jedoch andere Kryptowährungen, die Blockchains entwickeln konnten, die in ihren Protokollen vollständige Privatsphäre gewährleisten. Eine solche Kryptowährung ist Zcash das nutzt eine revolutionäre Datenschutzimplementierung namens zkSNARKs.

In diesem Beitrag werden wir uns mit den Grundlagen von zkSNARKs befassen, wie sie die Privatsphäre verbergen und wie sie sich in Zukunft entwickeln werden.

Keine Kenntnis davon

zkSNARKs basieren auf einem relativ neuen kryptografischen Prinzip, das als Zero Knowledge Proofs bezeichnet wird. In der Initiale akademisches Papier Diese theoretisierten Zero Knowledge-Protokolle wurden wie folgt definiert:

"Ein Zero-Knowledge-Protokoll ist eine Methode, mit der eine Partei (der Prüfer) einer anderen Partei (dem Prüfer) beweisen kann, dass etwas wahr ist, ohne Informationen preiszugeben, abgesehen von der Tatsache, dass diese spezifische Aussage wahr ist."

Im Wesentlichen kann ein Null-Wissensnachweis es einer Person ermöglichen, zu beweisen, dass sie etwas Geheimnisvolles kennt, ohne zu enthüllen, was dieses Geheimnis ist. Dies hat wichtige Auswirkungen auf viele Situationen, in denen wir ein Geheimnis austauschen müssen, der Partei, an die wir diese Informationen senden, jedoch nicht voll vertrauen können.

Denken Sie beispielsweise an die Funktionsweise Ihrer Online-Passwörter. Wenn Sie Ihr Passwort auf einer Website einfügen, wird dieses Passwort an den Server gesendet und in einer Hash-Form gespeichert. Während Hashes versuchen, das Passwort zu verschleiern, kann ein Hash in den Händen eines kompetenten Hackers genauso gefährlich sein wie einfacher Text. Daher geben Sie ein Geheimnis an eine Website weiter und verlassen sich auf die angebliche Vertrauenswürdigkeit der Website, um sie zu schützen. Wäre es nicht viel sicherer, wenn Sie Ihre Kenntnis des Passworts durch Lösen eines kryptografischen Beweises nachweisen könnten?

Genau so funktionieren Zero Knowledge Proofs und sie sind besonders wichtig in Krypto-Datenschutzprotokollen. Sie möchten der Partei beweisen können, dass Sie tatsächlich den privaten Schlüssel in Ihrer Brieftasche haben, ohne diesen privaten Schlüssel tatsächlich preiszugeben. Nach der Theorie muss ein Null-Wissensnachweis die folgenden Anforderungen erfüllen, damit er gültig ist:

• Vollständigkeit: Wenn die Eingabe wahr ist, gibt der Beweis immer "wahr" zurück.
• Solidität: Wenn die Eingabe falsch ist, können Sie den wissensfreien Beweis nicht dazu verleiten, "wahr" zurückzugeben.
• Null-Wissen: Der Prüfer erfährt nichts weiter als, ob die Aussage wahr ist

Nachdem wir die Grundlagen für Null-Wissensbeweise gelegt haben, schauen wir uns an, wie sie in zkSNARKS integriert wurden.

zkSNARKs und Blockchains

zkSNARKs erweitern die mathematische Theorie der Null-Wissensbeweise und ermöglichen die Verwendung in Blockchains mit reduziertem Rechenaufwand. "ZkSNARKs" steht für Zero Knowledge Succinct Non Interactive Argument of Knowledge. Ja, das ist ein Schluck, aber lassen Sie uns das Wort für Wort aufschlüsseln.

• Null-Wissen: Oben erklärt
• Prägnant Kann sehr schnell überprüft werden
• Nicht interaktiv: Ein Beweis, bei dem eine einzelne Nachricht vom Prüfer an den Prüfer gesendet werden kann. Es ist kein Hin und Her von Nachrichten erforderlich.
• Argument des Wissens: Der Prüfer kann den Prüfer davon überzeugen, dass Informationen vorhanden sind und dass er die einzige Person ist, die auf diese Informationen zugreifen kann, ohne diese Informationen preiszugeben.

Wenn bei regulären Transaktionen eine Zahlung von einer Partei an die andere gesendet wird, sind die Details dieser Zahlung für alle Knoten im Netzwerk sichtbar. Dies umfasst alle Ein- und Ausgaben für die Transaktion, die Informationen zu den öffentlichen Adressen und Beträgen enthalten. Bei einer Transaktion ohne Wissen ist die einzige Information, die man abrufen kann, dass eine Transaktion stattgefunden hat. Es gibt keine Informationen über den Absender, Empfänger oder Betrag. Im Folgenden finden Sie eine einfache visuelle Darstellung der Funktionsweise von Zero Knowledge Transaction in einem Blockchain-Protokoll.

Ein anderer Begriff für diese Transaktionen ist eine "abgeschirmte Transaktion". Mit zkSNARKs wird nachgewiesen, dass die Bedingungen einer gültigen Transaktion erfüllt sind, ohne dass etwas preisgegeben wird. Der Absender dieser Transaktion muss einen Beweis erstellen, der Folgendes zeigt:

• Eingabewerte entsprechen den Ausgabewerten
• Der Absender hat tatsächlich die Kontrolle über die privaten Schlüssel für die Brieftasche
• Zwischen dem privaten Ausgabenschlüssel und der Signatur der Transaktion besteht eine kryptografische Verbindung. Dadurch wird die Möglichkeit ausgeschlossen, dass Dritte die Transaktion manipulieren können.

Dies ist natürlich die Grundtheorie hinter zkSNARKS und Null-Wissensbeweisen. Ein tieferer Blick würde ein Verständnis der fortgeschrittenen Computermathematik und Kryptographie (Mondmathematik nach Vitalik Buterin).

zkSNARKS in Verwendung

Da zkSNARKs einen so wichtigen Einfluss auf Kryptowährungen haben, werden sie bereits in einer Reihe von Ketten verwendet und von anderen in Betracht gezogen. Vor allem wurden sie für ihre Verwendung in der. Popularisiert Zcash-Protokoll.

Zcash ist eine der beliebtesten Kryptowährungen der Welt mit einem aktuelle Marktkapitalisierung von 4.3 Mrd. USD. Es gab auch eine Reihe von Gabeln von Zcash und Gabeln von Gabeln. Zum Beispiel haben Sie Zclassic, eine Gabel von Zcash. Zclassic hat auch zwei seiner eigenen Gabelmünzen hervorgebracht ZenCash machen Bitcoin Privat. Beide Ketten verwenden zkSNARKs für ihre abgeschirmten Transaktionen. Dann gibt es auch die Ambitionen der zweitwichtigsten Kryptowährung, Ethereum, um zkSNARKs in ihr Protokoll aufzunehmen. Dies wird als Teil ihres Metropolis-Upgrades kommen, das eine Reihe von Funktionen wie z Pfandnachweis.

Die Unterstützung von zk-SNARK ist ein wesentliches Merkmal der Ethereum-Roadmap

- Vitalik "ETH nicht verschenken" Buterin (@VitalikButerin) 3. Februar 2017

Derzeit ist der Rechenaufwand für die Erstellung vieler dieser Beweise recht hoch. Dies schränkt ihre Anwendung in vielen anderen potenziellen Anwendungsfällen ein. Wenn jedoch mehr daran gearbeitet wird und die Rechenleistung zunimmt, werden wir wahrscheinlich ähnliche Technologien in einer Reihe von datenschutzabhängigen Anwendungen sehen.

Mögliche Herausforderungen

Eines der wichtigsten Probleme bei Blockchains ohne Wissen ist, dass sie sich auf einen bestimmten „Hauptschlüssel“ verlassen müssen. Ein aktiver Hauptschlüssel für eine Blockchain im Wert von Milliarden ist zweifellos eine große Sache. Dies ist ein Schatten, der seit seiner Gründung über der Zcash-Blockchain geblieben ist. Obwohl das ZCash-Team behauptet hat, den Hauptschlüssel in seiner Zcash-Zeremonie zerstört zu haben, besteht immer das Risiko, dass er durchgesickert ist oder jemand eine Kopie hat. Möglicherweise gibt es jedoch bald eine Alternative dazu in Form einer weiteren einzigartigen Anpassung, die als „zkSTARK“ bezeichnet wird. Der Hauptvorteil dieser Technologie gegenüber zkSNARKs besteht darin, dass sie nicht auf einen Hauptschlüssel oder eine Kryptografie mit öffentlichem Schlüssel angewiesen sein muss. Sie benötigen lediglich einen einfachen Algorithmus. zkSTARKs könnten auch in Bezug auf die zur Vervollständigung der Proofs erforderliche Rechenleistung viel effizienter sein. Die Technologie steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und wird noch von zahlreichen Kryptographen erforscht. Es wäre interessant zu sehen, wie sich die Technologie in den nächsten Jahren entwickelt.

Zusammenfassung

Bitcoin wurde aus einer Reihe von Gründen entwickelt, unter anderem, um Einzelpersonen die persönliche finanzielle Kontrolle zurückzugeben. Die Privatsphäre des Inhabers dürfte eine weitere der wichtigsten Überlegungen gewesen sein. Mit der zunehmenden Akzeptanz von Kryptowährungen wächst auch die Fähigkeit von Regierungen und Behörden, diese Transaktionen in der sehr öffentlichen Blockchain akribisch zu verfolgen.

Mit Technologien wie zkSNARKs werden solche Transaktionen jedoch abgeschirmt und die Parteien bleiben vollständig anonym. Es gibt auch viele andere Anwendungen, die von diesen technologischen Fortschritten profitieren werden. Während die Technologie noch neu ist und Fragen offen bleiben, kann man die Nachfrage nach einer wirklich privaten Kryptowährung nicht ausschließen.

Quelle: https://unhashed.com/cryptocurrency-coin-guides/what-are-zksnarks/