Wat zijn zkSNARKs? | De complete gids

Zoals meer mensen hebben omarmd Bitcoin en de verbazingwekkende technologie waardoor het werkt, ze hebben ook enkele van de belangrijkste valkuilen ontdekt. Een daarvan is het concept van een volledig anonieme transactie. Hoewel Bitcoin vaak als 'anoniem' wordt beschouwd, is het eigenlijk alleen 'pseudoniem', omdat de transacties van elk Bitcoin-adres op het publiek worden gevolgd blockchain. Er zijn echter andere cryptocurrencies die blockchains hebben kunnen ontwikkelen die volledige privacy bieden in hun protocollen. Een dergelijke cryptocurrency is Zcash die gebruik maakt van een revolutionaire privacy implementatie genaamd zkSNARK's.

In deze post zullen we de basis van zkSNARKs bekijken, hoe ze privacy verbergen en hoe ze zich in de toekomst zullen ontwikkelen.

Geen kennis van

zkSNARKs zijn gebaseerd op een relatief recent cryptografisch principe genaamd zero knowledge proofs. In het begin academisch papier die theoretische protocollen voor nulkennis theoretiseerden, werden ze gedefinieerd als:

"Een nulkennisprotocol is een methode waarmee de ene partij (de spreekwoordelijke) aan een andere partij (de verificateur) kan bewijzen dat iets waar is, zonder enige informatie te onthullen, afgezien van het feit dat deze specifieke bewering waar is."

Dus in wezen kan een nulkennisbewijs één persoon laten bewijzen dat ze iets geheims weten zonder te onthullen wat dat geheim is. Dit heeft belangrijke implicaties voor veel situaties waarin we een geheim moeten uitwisselen, maar de partij waarnaar we die informatie sturen niet volledig kunnen vertrouwen.

Denk bijvoorbeeld aan de manier waarop uw online wachtwoorden werken. Wanneer u uw wachtwoord invoert op een website, wordt dat wachtwoord naar de server gestuurd en opgeslagen in een gehashte vorm. Hoewel hashes het wachtwoord proberen te verbergen, kan een hash in de handen van een bekwame hacker net zo gevaarlijk zijn als platte tekst. Daarom onthult u een geheim voor een website en vertrouwt u op de veronderstelde betrouwbaarheid van de site om deze te beschermen. Zou het niet veel veiliger zijn als u uw kennis van het wachtwoord zou kunnen aantonen door een cryptografisch bewijs op te lossen?

Dit is precies hoe nul kennisproeven werken en ze zijn vooral belangrijk in crypto-privacyprotocollen. U wilt aan de partij kunnen bewijzen waarmee u zaken doet, dat u inderdaad de privésleutel in uw portemonnee bewaart zonder die privésleutel daadwerkelijk te onthullen. Om geldig te zijn moet een nulkennisbewijs volgens de theorie aan de volgende eisen voldoen:

• Volledigheid: Als de invoer waar is, zal het bewijs altijd "waar" retourneren.
• Degelijkheid: Als de invoer onwaar is, kunt u het nulkennisbewijs niet misleiden om "waar" te retourneren.
• Nul-kennis: De verificateur leert niets meer dan of de bewering waar is

Nu we de basis hebben gelegd voor nul kennisproeven, laten we eens kijken hoe ze zijn opgenomen in zkSNARKS.

zkSNARKs en Blockchains

zkSNARKs bouwen voort op de wiskundige theorie van nul-kennisproeven en laten toe om ze te gebruiken in blockchains met verminderde rekencomplexiteit. "ZkSNARKs" staat voor Zero Knowledge Succinct Non Interactive Argument of Knowledge. Ja, dat is een mondvol, maar laten we dat woord voor woord opsplitsen.

• Nul-kennis: Hierboven uitgelegd
• Beknopt Kan zeer snel worden geverifieerd
• Niet interactief: Een bewijs dat een enkel bericht van de bewaker naar de verificateur kan worden gestuurd. Er is geen heen en weer van berichten nodig.
• Argument van kennis: De bewaker kan de verificateur ervan overtuigen dat er informatie bestaat en dat zij de enige persoon is die toegang heeft tot die informatie zonder deze informatie te onthullen.

Bij reguliere transacties, wanneer een betaling van de ene partij naar de andere wordt verzonden, zijn de details van deze betaling zichtbaar voor alle knooppunten op het netwerk. Dit omvat alle inputs en outputs van de transactie die informatie bevatten over de openbare adressen en bedragen. Bij een kennistransactie zonder nul is de enige informatie die men kan opdoen echter dat er een transactie heeft plaatsgevonden. Er is geen informatie over de afzender, ontvanger of bedrag. Hieronder vindt u een eenvoudige visuele weergave van hoe Zero Knowledge-transactie werkt in een blockchain-protocol.

Een andere term voor deze transacties is een 'afgeschermde transactie'. zkSNARKs worden gebruikt om te bewijzen dat aan de voorwaarden van een geldige transactie is voldaan zonder iets te onthullen. De afzender van deze transactie moet een bewijs samenstellen dat het volgende toont:

• Invoerwaarden zijn gelijk aan de uitvoerwaarden
• De afzender heeft inderdaad de controle over de privésleutels van de portemonnee
• Er is een cryptografische link tussen de sleutel voor privé-uitgaven en de handtekening op de transactie. Dit elimineert de mogelijkheid dat een derde partij met de transactie kan knoeien.

Dit is natuurlijk de basistheorie achter zkSNARKS en nul kennisproeven. Een diepere blik zou inzicht in geavanceerde computationele wiskunde en cryptografie vereisen (maanwiskunde volgens Vitalik Buterin).

zkSNARKS in gebruik

Aangezien zkSNARKs zo'n belangrijke impact hebben op cryptocurrencies, worden ze al gebruikt in een aantal ketens en worden ze door anderen overwogen. Met name werden ze gepopulariseerd vanwege hun gebruik in de Zcash-protocol.

Zcash is een van de meest populaire cryptocurrencies ter wereld met een huidige marktkapitalisatie van $ 4.3 miljard. Er zijn ook een aantal vorken van Zcash en vorken van vorken geweest. Je hebt bijvoorbeeld Zclassic, een vork van Zcash. Zclassic heeft ook twee van zijn eigen gevorkte munten voortgebracht ZenCash en Bitcoin privé. Beide ketens maken gebruik van zkSNARKs voor hun afgeschermde transacties. Dan zijn er ook de ambities van de op één na meest waardevolle cryptocurrency, Ethereum, om zkSNARKs in hun protocol op te nemen. Dit komt als onderdeel van hun Metropolis-upgrade met een aantal functies zoals Proof-of-Stake.

zk-SNARK-ondersteuning is een belangrijk kenmerk in de ethereum-roadmap

- Vitalik "ETH niet weggeven" Buterin (@VitalikButerin) 3 februari 2017

Momenteel is de computationele complexiteit die gepaard gaat met het genereren van veel van deze bewijzen vrij hoog. Dit beperkt hun toepassing in veel andere mogelijke use-cases. Maar naarmate er meer werk aan wordt gedaan en de rekenkracht toeneemt, zullen we waarschijnlijk vergelijkbare technologie zien in een aantal privacyafhankelijke toepassingen.

Potentiële uitdagingen

Een van de belangrijkste zorgen over nulkennisblokketens is dat ze moeten vertrouwen op een bepaalde 'hoofdsleutel'. Het hebben van een actieve hoofdsleutel voor een miljarden blockchain is ongetwijfeld een groot probleem. Dit is een schaduw die sinds de oprichting over de Zcash-blockchain is gebleven. Hoewel het ZCash-team heeft beweerd dat ze de hoofdsleutel in hun Zcash-ceremonie hebben vernietigd, bestaat er altijd een risico dat deze kan lekken of dat iemand een kopie heeft. Mogelijk is er echter binnenkort een alternatief voor in de vorm van een andere unieke aanpassing, genaamd "zkSTARK". Het belangrijkste voordeel van deze technologie ten opzichte van zkSNARKs is dat deze niet afhankelijk hoeft te zijn van een hoofdsleutel of cryptografie met openbare sleutels. Het enige dat ze nodig hebben, is een eenvoudig algoritme om te functioneren. zkSTARKs zou ook veel efficiënter kunnen zijn in termen van de rekenkracht die nodig is om de proeven te voltooien. De technologie staat echter nog in de kinderschoenen en wordt nog steeds onderzocht door talloze cryptografen. Het zou interessant zijn om te zien hoe de technologie zich de komende jaren ontwikkelt.

Conclusie

Bitcoin is om een ​​aantal redenen ontwikkeld, waaronder het teruggeven van persoonlijke financiële controle aan individuen. Privacy van de houder was waarschijnlijk een van de belangrijkste overwegingen. Maar naarmate de acceptatie van cryptocurrency is gegroeid, kunnen ook overheden en instanties deze transacties nauwkeurig volgen op de zeer openbare blockchain.

Met technologie als zkSNARKs worden dergelijke transacties echter afgeschermd en blijven de partijen volledig anoniem. Er zijn ook tal van andere toepassingen die van deze technologische vooruitgang zullen profiteren. Hoewel de technologie nog nieuw is en er nog steeds vragen zijn, kan men de vraag naar een echt privé cryptocurrency niet negeren.

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