- Las pruebas de conocimiento cero han sido una idea común en criptografía desde la década de 1980.
- Blockchain ha permanecido afiliado a la criptografía desde su concepción.
- Las pruebas de conocimiento cero representan una técnica criptográfica en la que no se revela ninguna información durante una transacción, excepto el intercambio de algún valor conocido tanto por el probador como por el verificador.
El alcance de las actividades fraudulentas también ha aumentado con el tiempo y el avance de la tecnología. En consecuencia, mantener los protocolos de seguridad sigue siendo uno de los aspectos más críticos del proceso de transacción. Si bien Blockchain se ha convertido en una de las innovaciones más prometedoras, siguen siendo necesarios estándares de seguridad adicionales para mantener la seguridad de las transacciones.
Blockchain ha permanecido afiliado a la criptografía desde su concepción. Sin embargo, la integración de Blockchain y la criptografía ha captado recientemente la atención del público. En el sistema blockchain, las técnicas criptográficas ayudan a salvaguardar la transacción. En otras palabras, la combinación de la tecnología blockchain y la criptografía ha dado como resultado un método de transacción financiera seguro.
Las pruebas de conocimiento cero han sido una idea común en criptografía desde la década de 1980. Sin embargo, su función en las criptomonedas las ha puesto recientemente en el centro de atención. La población mundial se encuentra en medio de un ecosistema criptográfico y fintech cada vez más interconectado. Como resultado, han surgido preocupaciones con respecto a mantener el compromiso de la criptoideología con el anonimato y la privacidad del usuario.
El recientemente ambicioso proyecto criptográfico Worldcoin tiene como objetivo crear un sistema global de identificación digital para los usuarios. El nuevo y "controvertido" proyecto criptográfico emplea pruebas de conocimiento cero para defender la privacidad mientras verifica usuarios, reclamos y transacciones.
¿Qué es la prueba de conocimiento cero?
Las pruebas de conocimiento cero representan una técnica criptográfica en la que no se revela ninguna información durante una transacción, excepto el intercambio de algún valor conocido tanto por el probador como por el verificador, los dos extremos del proceso.
Una prueba de conocimiento cero es una forma de demostrar si una afirmación particular es verdadera sin revelarla. En este caso, el "probador" es la parte que intenta establecer una reclamación, mientras que el "verificador" es responsable de validar la reclamación.
En términos más simples, las pruebas de conocimiento cero (ZKP) permiten a una parte demostrarle a otra que sabe algo sin compartir la información con otra parte para demostrar su conocimiento.
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La historia de las Pruebas de Conocimiento Cero en Blockchain
Zero Knowledge Proofs comenzó en 1985 cuando los investigadores del MIT publicaron La complejidad del conocimiento de los sistemas de prueba interactivos.. El documento describe conceptos esenciales, incluida una jerarquía para la prueba interactiva (IP). Además, el artículo introdujo la idea de complejidad del conocimiento, que cuantifica la cantidad de prueba transmitida del probador al verificador. El artículo presentó la construcción de ZKP para cualquier conjunto de NP con cualquier esquema de compromiso, estableciendo la aplicabilidad de los hallazgos de los investigadores.
Nuevamente uniendo fuerzas en 1989, Goldwasser, Micali y Rackoff publicaron The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems. Este artículo desarrolló el concepto de complejidad del conocimiento, que evalúa la cantidad de información que un probador debe poseer para persuadir a un verificador de la validez de una afirmación. Los autores demostraron que las pruebas de conocimiento cero pueden ayudar a reducir la complejidad de la información en sistemas de prueba interactivos.
En 1993, investigadores de las universidades de Chicago y Budapest publicaron los Juegos de Arthur-Merlin: Un sistema de prueba aleatorio y una jerarquía de clases de complejidads, en el que introdujeron el concepto de pruebas aleatorias que combinan la teoría de la prueba de conocimiento cero con la teoría de la prueba convencional. Emplearon un juego combinatorio en el que un participante (Arturo) hacía movimientos arbitrarios y el otro (Merlín) hacía movimientos óptimos.
En 2013, Eli Ben-Sasson, Alessandro Chiesa, Daniel Genkin, Eran Tromer y Madars Virza escribieron el Sucinto conocimiento cero no interactivo para una arquitectura von Neumann. Este artículo presentó ZK-SNARKS o pruebas concisas de conocimiento cero no interactivas. Se trata de una forma de pruebas de conocimiento cero verificables con recursos computacionales limitados. Los autores demostraron que su sistema podía validar la exactitud de los cálculos de forma privada y segura.
Los autores de ZK-SNARK publicaron Integridad computacional segura escalable, transparente y poscuántica en 2018. ZK-STARK es un sistema a prueba de conocimiento cero que ofrece sólidas garantías de seguridad sin dejar de ser altamente escalable y transparente.
Los sistemas existentes a prueba de conocimiento cero frecuentemente tenían problemas de escalabilidad o requerían una configuración confiable, lo que los hacía susceptibles a ataques. Así, introdujeron ZK-STARK, basado en una nueva estructura matemática conocida como sistema de restricciones polinómicas (PCS). Un PCS representa una estructura de ecuación polinomial utilizada para articular problemas computacionales complejos.
Muchos otros artículos han demostrado ser importantes en la historia de las pruebas de conocimiento cero, pero los mencionados anteriormente han desempeñado un papel fundamental. Las generaciones recientes de máquinas de votación electrónica (EVM) basadas en Layer-2 (L2) y ZK han creado un lienzo en blanco para aplicar estas innovaciones para escalar los tiempos de ejecución de blockchain.
Tipos de pruebas de conocimiento cero
Hay dos tipos fundamentales de ZKP:
- Pruebas interactivas de conocimiento cero: En Interactive ZKP, el verificador desafía al probador que responde a estos desafíos hasta que el verificador esté convencido. Deben estar simultáneamente en línea, y el probador debe completar una serie de acciones para convencer al verificador sobre un hecho específico.
- Pruebas de conocimiento cero no interactivas (NIZKP): Las pruebas de conocimiento cero no interactivas no requieren un proceso interactivo entre el probador y el verificador. El probador entrega la prueba al verificador, y la verificación de la prueba se realiza solo una vez en cualquier momento. NIZKP puede ser más eficiente y conveniente que IZKP, ya que no requiere que el probador y el verificador estén en línea. Sin embargo, requiere más potencia computacional en comparación con la prueba interactiva de conocimiento cero.
Para cumplir la función de un proceso de verificación eficaz que también proteja los datos, una prueba de conocimiento cero debe ser:
- Solución: El verificador aceptará la prueba si el reclamo es válido y ambas partes siguen el protocolo.
- Aislamiento de Sonido: Si la afirmación es falsa, convencer al verificador de que es cierta debería ser casi imposible.
- Conocimiento cero: El verificador no debe conocer ni descubrir ninguna información excepto la veracidad de la afirmación.
Los elementos de las pruebas de conocimiento cero
En forma básica, una prueba de conocimiento cero tiene tres elementos:
- Sea testigo : Con una prueba de conocimiento cero, el demostrador quiere demostrar el conocimiento de alguna información oculta. La información secreta es el “testigo” de la prueba, y el supuesto conocimiento del testigo por parte del probador establece una serie de preguntas que sólo pueden ser respondidas por una parte con conocimiento de la información. Por lo tanto, el probador comienza el proceso de prueba eligiendo aleatoriamente una pregunta, calculando la respuesta y enviándola al verificador.
- Desafío: El verificador elige aleatoriamente otra pregunta del conjunto y le pide al probador que la responda.
- Respuesta: El probador acepta la pregunta, calcula la respuesta y la devuelve al verificador. La respuesta del probador permite al verificador comprobar si puede acceder al testigo. El verificador elige más preguntas para asegurarse de que el probador no esté adivinando a ciegas y obteniendo las respuestas correctas por casualidad. Al repetir esta interacción muchas veces, la posibilidad de que el probador finga conocimiento del testigo disminuye significativamente hasta el punto de satisfacer al verificador.
Aplicación de pruebas de conocimiento cero en Blockchain
Optimización del rendimiento
El código de la aplicación se ejecuta fuera de la cadena o mediante un único nodo en la red blockchain, y solo la prueba de su ejecución correcta se publica en Blockchain para que otras partes verifiquen su exactitud. Un ejemplo es ZK Rollups, donde las transacciones se ejecutan fuera de la cadena y se envía un resumen de todas las transacciones dentro de la cadena.
Transacciones privadas en Blockchain
Los datos de las transacciones se cifran y se publican pruebas para demostrar que se calcularon correctamente. Los ZKP también se utilizan en transacciones privadas que no revelan datos monetarios ni información del destinatario y del remitente. Un ejemplo es Tornado Cash, un servicio descentralizado y sin custodia que permite a los usuarios realizar transacciones privadas en Ethereum.
Privacidad y seguridad de los datos
Las organizaciones que controlan datos confidenciales, como bancos y hospitales, deben mantenerlos libres del acceso de terceros. Los ZKP y Blockchain juntos pueden hacer que el acceso a los datos sea imposible. Los ZKP pueden ayudar a agregar múltiples capas de seguridad a los archivos y los inicios de sesión. Como resultado, las ZKP pueden presentar obstáculos notables para que los piratas informáticos o manipuladores alteren y recuperen los datos.
Transferencias de transacciones privadas de blockchain:
La preocupación más notable en las transacciones privadas de blockchain son las numerosas lagunas evidentes en los procedimientos convencionales. La integración productiva de ZKP con transacciones privadas de blockchain puede crear un proceso sólido a prueba de piratas informáticos.
Mensajeros en Blockchain
Aunque hoy en día los mensajeros mantienen la promesa del cifrado, Blockchain no cifrado podría convertirse en la próxima gran novedad en el mundo tecnológico. Con la garantía de una solución sólida pero no cifrada, ZKP y Blockchain pueden co-crear una plataforma de mensajería de valor agregado segura para todos.
Las pruebas de conocimiento cero tienen un gran potencial para ahorrar costos y preservar la privacidad de los usuarios en el mundo blockchain y criptográfico. Además, este concepto es fácil de usar y las tecnologías que respaldan los ZKP también son extraordinariamente eficientes. Al aprovechar el ZKP de última generación, los usuarios pueden beneficiarse enormemente sin gastar mucho dinero.
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- Fuente: https://web3africa.news/2023/08/14/industry-talk/zero-knowledge-proofs-in-blockchain/
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