Zero Knowledge Proof: Kuinka ZKproofs toimii ja miksi ne ovat tärkeitä

Oletko koskaan tuntenut valtavaa turhautumista, kun tiedät salaisia ​​tietoja, mutta et pysty "todistamaan" sitä jakamatta sitä? Sitten nollatietotodisteet voivat olla lopullinen ratkaisusi.

Nollatietotodistus (ZKP tai ZKProof) on todennusjärjestelmä, jonka avulla kaksi osapuolta voivat vahvistaa, onko väite totta vai ei paljastamatta mitään tietoja siitä.

Nykymaailmassa tietojesi ja kryptovaluuttasi suojaaminen verkossa on tärkeämpää kuin koskaan. ZKP-järjestelmiä käytetään lohkoketjupohjaisten tietosuojaratkaisujen rakentamiseen, jotka suojaavat tietosi ja antavat sinun todistaa väitteidesi olevan totta.

Tämä opas paljastaa polttavat kysymyksesi ZKProofista ja selvittää tämän väärinymmärretyn aiheen. Sukeltakaamme sisään.

Huolimatta siitä, että krypto- ja lohkoketjuteknologian kasvu suosi niitä, ensimmäiset tiedot nollatietotodisteesta, jota on käytetty todennusjärjestelmänä, on olemassa jo vuonna 1985. Tietojenkäsittelytieteen ja koneoppimisen asiantuntijat Shafi Goldwasser ja Silvio Micali julkaisivat MIT-paperin ZKP:sta. paljon aikaisemmin Ethereum oli todellisuutta.

Salaustekniikan avulla nollatietoprotokollat ​​luovat luottamuksen ja vahvistavat tosiasioita. Kuulostaa yksinkertaiselta, mutta tässä on käänne: ZKP:t sallivat "todistajan" ja "todentajan" varmistaakseen väitteen olevan totta jakamatta lausuntoa. Tämä todisteprotokolla tarjoaa paremman kyberturvallisuuden käyttäjille, jotka eivät halua paljastaa yksityisiä tietoja.

Yksinkertaisuuden vuoksi annetaan esimerkki ELI5. ZKP antaisi minulle, todistajan, mahdollisuuden näyttää sinulle, todentaja, että tiedän missä Waldo on osoittamatta häntä kirjassa. Voin todistaa väitteen paljastamatta mitään arkaluonteisia tietoja.

Jotta nollatietoprotokolla olisi todella tehokas, algoritmin on todistettava väitteen paikkansapitävyys säilyttäen samalla kolme yksinkertaista vaatimusta.

• Täydellisyys – Jos todistajan antama väite on tosi, ZKP palauttaa aina saman "tosi" tuloksen. Kaikki totta voidaan todistaa.
• Tilastollinen luotettavuus – Jos todistajan antama väite ei pidä paikkaansa, todentajan on voitava vahvistaa sen epätarkkuus. Pohjimmiltaan todistaja ei voi valehdella ja pettää rehellistä todentajaa. 
• Zero-Knowledge – ZKP:n tulee paljastaa vain, kertooko todistaja todentajalle totuuden.

Vaikka tämä saattaa aluksi tuntua monimutkaiselta, se on hyvin helppo ymmärtää käytännössä. Ehkä tunnetuin esimerkki nollatietojärjestelmästä on Ali Baba -luolatarina.

Ali Baban luola kertoo tarinan Bobista, todistajasta, ja Alicesta, todentajasta. Kuvittele luola, joka muodostaa silmukan. Jossain silmukassa on lukittu ovi, joka voidaan avata ja kulkea läpi vain oikealla salasanalla. Bob haluaa todistaa Alicelle, että hän tietää salasanan kertomatta Alicelle, mikä salasana on.

Alice ja Bob luovat luotettavan asennuksen nollatietoprotokollalleen. Jos Bob todella tietää salasanan, kuten yksityisen avaimen, ja voi kulkea oven läpi, hänen pitäisi pystyä palaamaan Alicen luo luolan sisäänkäynnille molemmilta puolilta silmukkaa.

Testaamalla lausetta Bob odottaa taika-ovella, että Alice kutsuu hänet takaisin sisäänkäynnille kummaltakin polulta. Bob voi palata oikeaa polkua pitkin 100 %:n tarkkuudella riippumatta siitä, soittaako hän A:ta tai B:tä.

Voimme olla varmoja, että tämä on tehokas interaktiivinen todistusjärjestelmä, koska:

• Se on valmis – Bob todistaa tietävänsä salasanan, koska hän palaa oikealta polulta 100 %:n tarkkuudella
• Se kuuluu ääneen – Bob ei voi ohittaa ovea ilman salasanaa. Jos hän palaa väärältä polulta, Alice voi varmistaa, ettei hän tiedä salasanaa.
• Bob ei voi huijata Alicea luulemaan, että hän tietää salasanan.
• Nollatietoa jaetaan – Bob voi todistaa, että hän todella tietää salasanan jakamatta salaisia ​​tietoja.

Juuri kun luulit saavasi kaiken selvitettyä, on vähän enemmän tutkittavaa. Ali Baba -luola on yksi esimerkki useista erilaisista nollatietotodistuksista. Ensisijaisesti ZKP:t jaetaan kahteen pääryhmään: interaktiivisiin ja ei-interaktiivisiin.

Ali Baban luola on esimerkki interaktiivisesta ZKP:sta. Tämä tarkoittaa, että molempien osapuolten on oltava jatkuvasti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa varmistaakseen, että luotettu asennus pysyy luotettavana.

Tämä aiheuttaa joitakin ongelmia. Interaktiiviset ZKP:t voivat olla aikaa vieviä ja luottaa siihen, että molemmat osapuolet ovat käytettävissä. Tämän seurauksena tämän tyyppinen nollatietotodistus kärsii skaalautuvuusongelmista. Onneksi lohkoketjuteknologia tarjoaa tapoja kiertää tätä, kuten ei-interaktiivisia nollatietotodistuksia.

Ei-interaktiivisessa ZKP:ssa sekä todistajalla että todentajalla on pääsy jaettuun julkiseen avaimeen. Tämä avain varmistaa, että vain yksi osapuolten välinen viestintäkierros vaaditaan todistajan väitteen osoittamiseksi.

Todistaja jakaa tietoja suojatun salausalgoritmin kanssa, joka vahvistaa, onko väite totta vai tarua. Sitten tulos välitetään todentajalle. Todentaja vertailee todistajan lausuntoa erilliseen algoritmiin tarkkuuden varmistamiseksi.

Samalla tavalla kuin lohkoketjun älykkäät sopimukset voivat virtaviivaistaa rahoitustapahtumia, ei-interaktiiviset todisteet ovat tehokkaampia kuin interaktiiviset todisteet. Lisäksi, kun todistus on luotu, kuka tahansa, jolla on pääsy jaettuun avaimeen ja algoritmeihin, voi käyttää sitä vahvistustarkoituksiin.

Tietysti kaninreikä menee vielä syvemmälle! Ei-interaktiivisten nollatietotodisteiden sateenvarjon alla on vielä useampia, ZK-Snark ja ZK-Stark.

ZK-Snark on pitkäveteinen lyhenne tietylle ZKP-tyypille. Se tarkoittaa:

• Zero-Knowledge – Kuten jo tiedämme, todistaja voi vahvistaa väitteen totuuden jakamatta salaisia ​​tietoja.
• Lyhyesti – Todisteet ovat pieniä ja helppo tarkistaa, vaikka todistettava käsite on monimutkainen
• Ei-vuorovaikutteinen – testaajien ja todentajien ei tarvitse kommunikoida edestakaisin, jotta ZKP toimisi oikein
• Argumentti – Todistus on perusteltu, mikä tarkoittaa, että todentaja voi kumota todistajan väitteen.
• Tieto – Algoritmi varmistaa, että todistajan tiedot ovat oikein

Viime kädessä ZK-Snarkit on suunniteltu luvattomina, turvallisiksi ja skaalautuviksi työkaluiksi, jotka osoittavat tietämyksen ilman mainittuja tietoja.

ZK-Starkit ovat pohjimmiltaan samoja kuin ZK-snarkit. Kriittinen ero näiden kahden välillä on, että ZK-starkit on optimoitu lisäämään skaalautuvuutta ja tuottavat suurempia todisteita. Sen sijaan, että ne olisivat ytimekkäitä ja ei-interaktiivisia, ZK-starkit ovat:

• Skaalautuva – ZK-starkit on suunniteltu todentamaan suuremmat lausunnot nopeammin.
• Läpinäkyvä – ZK-tarkka proof-järjestelmät ovat julkisesti todennettavissa generoitujen satunnaisarvojen perusteella, toisin kuin yksityisillä algoritmeilla.

Vaikka lohkoketjuteknologioiden, kuten Bitcoinin ja Ethereumin, todelliset sovellukset ovat ilmeisiä, ZKProofs on vasta nyt tulossa ketjun innovaatioiden eturintamaan. Useita ZKP:iden käyttötapauksia löydetään edelleen. Tässä on joitain ZKProofsin jännittävimmistä tosielämän apuohjelmista:

Monissa maissa on yleinen käytäntö näyttää tiliotteesi ja tulot aina, kun haluat ottaa lainaa tai ostaa kiinteistön. Kaikki eivät kuitenkaan halua paljastaa jokaista yksityiskohtaa elämästään ja kuluistaan.

ZKP:n avulla käyttäjät voivat osoittaa, että heillä on riittävät todisteet varoista ja tuloista paljastamatta koko tapahtumahistoriaansa välittömille osapuolille.

KYC-menettelyt ja muut identiteetin keräämisen tarjoajat tallentavat arkaluonteisia tietoja keskitetyille palvelimille nykyisessä muodossaan. Tämä voi olla ongelmallista, koska tietoturvaloukkaus voi johtaa tietojesi jakamiseen ilman suostumustasi.

Nollatietotodisteiden avulla voit helposti vahvistaa henkilöllisyytesi verkossa paljastamatta henkilökohtaisia ​​tietojasi kenellekään. Voit esimerkiksi todistaa olevasi maasi kansalainen jakamatta passitietojasi.

Yksi kryptovaluutta- ja lohkoketjuteknologian käytön tärkeimmistä eduista on yksityisyytesi palauttaminen verkossa. Jos lompakkosi osoitteesi on kuitenkin yhdistetty henkilöllisyytesi, tämän nimettömyyden säilyttäminen voi olla vaikeaa.

ZKP:t ja yksityisyyteen keskittyvät lohkoketjut helpottavat lompakkosi ja tapahtumien suojaamista uteliailta katseilta. Yhdistelemällä ja suojaamalla tapahtumia nämä protokollat ​​tarjoavat käyttäjille suuremman anonymiteetin lähettäessään ja vastaanottaessaan varoja ketjussa.

Nollatietojärjestelmät ovat tehokkaita työkaluja. Ei ole yllättävää, että ne vaativat korkeita laskenta- ja laitteistokustannuksia toimiakseen tehokkaasti. Tämän seurauksena ne voivat olla kalliita palveluntarjoajille.

Lisäksi ZKProof-tapahtumien vahvistaminen ja tarkistaminen ketjussa on intensiivistä ja vaatii korkean kaasumaksun. Onneksi enemmän skaalautuvat lohkoketjut, kuten Lumivyöry, ja Layer-2 ratkaisut pintaan, nämä maksut pienenevät.

ZKProof-kertomus on vakiintunut ja kilpailukykyinen markkinarako kryptomarkkinoilla. Tässä on joitain esimerkkejä krypto-aloitusyrityksistä ja lohkoketjuprojekteista, jotka käyttävät nollatietotodisteita.

Zcash on blockchain-verkko, jonka avulla käyttäjät voivat lähettää ja vastaanottaa kryptovaluuttoja välittömästi nimettömästi jakamatta arkaluonteisia tietoja tapahtumasta. Muissa verkoissa, kuten Bitcoinissa ja Ethereumissa, kaikki tapahtumatiedot, kuten osoitteet ja tapahtuman arvo, ovat julkisesti todennettavissa.

Oletuksena Zcash-verkko käyttää ZKP:ita piilottaakseen nämä salaiset tiedot automaattisesti ja antaakseen käyttäjille paremman mielenrauhan.

Tornado Cash on token-sekoitin, jonka avulla käyttäjät voivat "piilottaa" siirrot linkittämättömien lompakoiden välillä. Hyödyntämällä ZKProof-tekniikkaa, käyttäjä voi tallettaa varoja sovellukseen yhdestä lompakosta ja nostaa varat sitten uuteen lompakkoon salaisella avaimella.

Protokolla tehty otsikoissa vuonna 2022, kun sen perustaja Aleksei Pertsev, pidätettiin Hollannissa. Syyttäjien mukaan Tornado Cash helpottaa rahanpesupalveluja rikollisille. Tästä väitteestä huolimatta Tornado Cash on hajautettu palvelu, jolla ei ole todellista omistajaa tai motivaatiota.

Ei-interaktiiviset nollatietotodisteet ovat tehokkaita, mutta kaukana täydellisistä. Tämä tekniikka on vielä lapsenkengissään, ja uusien tulokkaiden on luotettava kehittäjiin täysin luotettavan asennuksen luomiseksi, mikä luo tehon epätasapainon.

Nollatietotodisteet ovat lohkoketjuteknologian häiritsevä käyttötapaus, joka voi muuttaa tapaa, jolla jaamme arkaluontoisia tietoja verkossa. On tärkeää olla tietoinen niiden toiminnasta, jotta voit käyttää niitä tehokkaasti.

Interaktiivinen nollatietojärjestelmä edellyttää, että osallistujat ovat usein tekemisissä toistensa kanssa varmistaakseen, että todiste pysyy voimassa. Ei-interaktiivinen ZKProof käyttää salausta ja jaettua avainta poistaakseen tämän vaatimuksen.

ZKProofs ovat intensiivisiä protokollia, jotka vaativat suurta laskentatehoa. Ne vaativat kalliita laitteistoja ja ketjun sisäisiä transaktiokustannuksia toimiakseen tehokkaasti.

Tunnetuin esimerkki ZKProofista on tässä oppaassa esitetty Ali Baba -luolaanalogia.