- ゼロ知識証明は、1980 年代以来、暗号化において一般的なアイデアでした。
- ブロックチェーンは、その構想以来、暗号化と密接に関係し続けています。
- ゼロ知識証明は、証明者と検証者の両方が知っている何らかの値の交換を除いて、トランザクション中に情報が明らかにされない暗号技術を表します。
テクノロジーの進歩に伴い、不正行為の範囲も拡大しています。したがって、セキュリティ プロトコルの維持は、依然としてトランザクション プロセスの最も重要な側面の 1 つです。ブロックチェーンは最も有望なイノベーションの 1 つとして浮上していますが、トランザクションのセキュリティを維持するには追加のセキュリティ標準が依然として必要です。
ブロックチェーンは、その構想以来、暗号化と密接に関係し続けています。しかし、最近ではブロックチェーンと暗号技術の統合が世間の注目を集めています。ブロックチェーン システムでは、暗号化技術がトランザクションの保護に役立ちます。言い換えれば、ブロックチェーン技術と暗号技術を組み合わせることで、安全な金融取引方法が実現しました。
ゼロ知識証明は、1980 年代以来、暗号化において一般的なアイデアでした。しかし、最近では暗号通貨におけるその機能が脚光を浴びています。世界中の人々は、相互接続がますます高まる暗号通貨とフィンテックのエコシステムの中にいます。その結果、ユーザーの匿名性とプライバシーに対する暗号イデオロギーの誓約を維持することに関して懸念が生じています。
最近野心的な Worldcoin 暗号プロジェクトは、ユーザーのための世界的なデジタル識別システムを作成することを目的としています。この新しい「物議を醸す」暗号プロジェクトは、ユーザー、請求、取引を検証しながらプライバシーを守るためにゼロ知識証明を採用しています。
ゼロ知識証明とは何ですか
ゼロ知識証明は、プロセスの両端である証明者と検証者の両方に既知の何らかの値の交換を除いて、トランザクション中に情報が明らかにされない暗号技術を表します。
ゼロ知識証明は、特定のステートメントが真実であるかどうかを、それを明かさずに証明する方法です。ここで、「証明者」は主張を立証しようとする当事者であり、「検証者」は主張を検証する責任を負います。
より簡単に言うと、ゼロ知識証明 (ZKP) を使用すると、一方の当事者が、知識を証明するために別の当事者と情報を共有することなく、自分が何かを知っていることを別の当事者に証明できます。
詳細を見る: 分散型ビジョン: イーサリアムはゼロ知識テクノロジーを支持
ブロックチェーンにおけるゼロ知識証明の歴史
ゼロ知識証明は 1985 年に MIT の研究者が発表したときに始まりました。 インタラクティブ証明システムの知識の複雑さ。この論文では、対話型証明 (IP) の階層などの重要な概念について概説しました。さらに、この論文では、証明者から検証者に送信される証明の量を定量化する、知識の複雑さの概念が導入されました。この論文では、任意のコミットメントスキームを使用した任意の NP セットの ZKP の構築が提示され、研究者の発見の適用可能性が確立されました。
1989 年に再び力を合わせて、Goldwasser、Micali、Rackoff は「対話型証明システムの知識の複雑さ」を出版しました。この論文は知識の複雑性の概念を開発しました。この概念は、証明者がステートメントの正当性を説得するために所有しなければならない情報の量を評価します。著者らは、ゼロ知識証明が対話型証明システムにおける情報の複雑さを軽減するのに役立つことを実証しました。
1993 年、シカゴ大学とブダペスト大学の研究者がアーサー マーリン ゲームを出版しました。 ランダム化された証明システムと複雑さクラスの階層そこで彼らは、ゼロ知識証明理論と従来の証明理論を組み合わせたランダム化証明の概念を導入しました。彼らは、1 人の参加者 (アーサー) が任意の動きをし、もう 1 人 (マーリン) が最適な動きをする組み合わせゲームを採用しました。
2013 年に、Eli Ben-Sasson、Alessandro Chiesa、Daniel Genkin、Eran Tromer、Madars Virza は、ノイマン アーキテクチャ向けの簡潔な非インタラクティブなゼロ知識を執筆しました。この文書では、ZK-SNARKS、つまり簡潔な非対話型のゼロ知識証明を紹介しました。これらは、限られた計算リソースで検証可能なゼロ知識証明の一種です。著者らは、自分たちのシステムが計算の正しさを非公開かつ安全に検証できることを実証しました。
ZK-SNARK の作成者は、2018 年にスケーラブルで透明性のあるポスト量子セキュアな計算整合性をリリースしました。ZK-STARK は、高度なスケーラビリティと透明性を維持しながら、堅牢なセキュリティ保証を提供するゼロ知識証明システムです。
既存のゼロ知識証明システムには、スケーラビリティの問題が頻繁に発生したり、信頼できる構成が必要になったりするため、攻撃を受けやすくなっています。そこで彼らは、多項式制約システム (PCS) として知られる新しい数学的構造に基づいた ZK-STARK を導入しました。 PCS は、複雑な計算問題を明確にするために使用される多項式構造を表します。
ゼロ知識証明の歴史において他の多くの論文が重要であることが証明されていますが、上記の論文は重要な役割を果たしています。最近のレイヤー 2 (L2) および ZK ベースの電子投票マシン (EVM) は、これらのイノベーションをブロックチェーン ランタイムのスケーリングに適用するための空白のキャンバスを作成しました。
ゼロ知識証明の種類
ZKP には次の 2 つの基本的なタイプがあります。
- インタラクティブなゼロ知識証明: インタラクティブ ZKP では、検証者は証明者に挑戦し、証明者は検証者が納得するまでこれらの挑戦に答えます。これらは同時にオンラインである必要があり、証明者は特定の事実について検証者を説得するために一連のアクションを完了する必要があります。
- 非対話型ゼロ知識証明 (NIZKP): 非インタラクティブなゼロ知識証明では、証明者と検証者の間でインタラクティブなプロセスが必要ありません。証明者は証明を検証者に渡しますが、証明の検証は一度に 1 回だけ行われます。 NIZKP は証明者と検証者がオンラインである必要がないため、IZKP よりも効率的で便利です。ただし、Interactive Zero Knowledge Proof と比較して、より多くの計算能力が必要です。
データを保護する効果的な検証プロセスの役割を果たすには、ゼロ知識証明は次のとおりである必要があります。
- 完全: 主張が有効であり、双方がプロトコルに従っている場合、検証者は証明を受け入れます。
- 音: 主張が虚偽である場合、それが真実であると検証者に納得させることはほぼ不可能であるはずです。
- ゼロ知識: 主張の真実以外の情報は、検証者によって知られたり発見されたりするべきではありません。
ゼロ知識証明の要素
基本的な形式では、ゼロ知識証明には 3 つの要素があります。
- 世界: ゼロ知識証明を使用して、証明者はいくつかの隠された情報の知識を証明したいと考えています。秘密情報は証明の「証人」であり、証人に関する証明者の想定知識により、情報を知っている当事者のみが回答できる一連の質問が確立されます。したがって、証明者は質問をランダムに選択し、答えを計算し、それを検証者に送信することで証明プロセスを開始します。
- 課題: 検証者はセットから別の質問をランダムに選択し、証明者にそれに答えるように求めます。
- レスポンス: 証明者は質問を受け入れ、答えを計算し、それを検証者に返します。証明者の応答により、検証者は証人にアクセスできるかどうかを確認できます。検証者は、証明者が盲目的に推測して偶然正しい答えを得ることがないようにするために、より多くの質問を選択します。このやり取りを何度も繰り返すことで、証明者が証人の知識を偽る可能性は大幅に下がり、検証者が満足できるレベルまで下がります。
ブロックチェーンにおけるゼロ知識証明の適用
パフォーマンスの最適化
アプリケーションコードはオフチェーンまたはブロックチェーンネットワーク上の単一ノードによって実行され、他の当事者がその正しさを検証できるよう、その正しい実行の証拠のみがブロックチェーンに投稿されます。例としては、トランザクションがオフチェーンで実行され、すべてのトランザクションの概要がオンチェーンで送信される ZK ロールアップがあります。
ブロックチェーンのプライベートトランザクション
トランザクション データは暗号化され、正しく計算されたことを証明する証拠が投稿されます。 ZKP は、金銭データや受信者と送信者の情報を明らかにしないプライベートな取引にも適用されます。一例は、ユーザーがイーサリアム上でプライベート取引を行うことを可能にする分散型非保管サービスである Tornado Cash です。
データのプライバシーとセキュリティ
銀行や病院など、機密データを管理する組織は、第三者によるアクセスを防止する必要があります。 ZKP とブロックチェーンを組み合わせると、データへのアクセスが不可能になる可能性があります。 ZKP は、ファイルとログインに複数のセキュリティ層を追加するのに役立ちます。その結果、ZKP はハッカーや操作者にとってデータの改ざんや取得に顕著な障害となる可能性があります。
プライベートブロックチェーントランザクションの転送:
プライベートブロックチェーントランザクションにおける最も注目すべき懸念は、従来の手順に明らかな多数の抜け穴です。 ZKP とプライベート ブロックチェーン トランザクションを生産的に統合することで、堅牢なハッカー耐性のあるプロセスを作成できます。
ブロックチェーン上のメッセンジャー
現在、メッセンジャーには暗号化が期待されていますが、暗号化されていないブロックチェーンがテクノロジーの世界で次の大きなものになる可能性があります。暗号化されていないが堅牢なソリューションを保証することで、ZKP とブロックチェーンは、すべての人にとって安全な付加価値のあるメッセンジャー プラットフォームを共同作成できます。
ゼロ知識証明は、ブロックチェーンと暗号通貨の世界でコストを削減し、ユーザーのプライバシーを保護する上で大きな可能性を秘めています。さらに、このコンセプトは使いやすく、ZKP をサポートするテクノロジーも非常に効率的です。最新世代の ZKP を活用することで、ユーザーはあまりお金をかけずに大きなメリットを得ることができます。
続きを読む: ブロックチェーン世界のコンセンサスメカニズムとその重要性
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