zkSNARKs คืออะไร? | คู่มือฉบับสมบูรณ์

ยิ่งมีคนโอบกอดมากขึ้น Bitcoin และเทคโนโลยีอันน่าทึ่งที่ทำให้มันใช้งานได้ พวกเขายังได้ค้นพบข้อผิดพลาดที่สำคัญที่สุดบางประการอีกด้วย หนึ่งในนั้นคือแนวคิดของการทำธุรกรรมที่ไม่เปิดเผยตัวตนโดยสิ้นเชิง ในขณะที่ Bitcoin มักถูกมองว่าเป็น "นิรนาม" แต่แท้จริงแล้วเป็นเพียง "นามแฝง" เท่านั้น เนื่องจากธุรกรรมของที่อยู่ Bitcoin ทั้งหมดจะถูกติดตามในที่สาธารณะ blockchain. อย่างไรก็ตาม มี cryptocurrencies อื่น ๆ ที่สามารถพัฒนา blockchains ที่ให้ความเป็นส่วนตัวอย่างสมบูรณ์ในโปรโตคอลของพวกเขา หนึ่งในสกุลเงินดิจิทัลดังกล่าวคือ Zcash ซึ่งใช้ประโยชน์จากการดำเนินการความเป็นส่วนตัวที่เรียกว่า zkSNARK.

ในโพสต์นี้ เราจะมาดูพื้นฐานของ zkSNARK ว่าพวกเขาซ่อนความเป็นส่วนตัวอย่างไร และจะพัฒนาอย่างไรในอนาคต

ศูนย์ความรู้ของมัน

zkSNARK อิงตามหลักการเข้ารหัสล่าสุดที่เรียกว่าการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ ในเบื้องต้น บทความวิชาการ ที่ทฤษฏีของโปรโตคอล Zero Knowledge ถูกกำหนดเป็น:

“โปรโตคอลที่ไม่มีความรู้เป็นวิธีการที่ฝ่ายหนึ่ง (ผู้พิสูจน์) สามารถพิสูจน์กับอีกฝ่ายหนึ่ง (ผู้ตรวจสอบ) ว่ามีบางสิ่งที่เป็นจริงโดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลใด ๆ นอกเหนือจากความจริงที่ว่าข้อความเฉพาะนี้เป็นความจริง”

ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้ว การพิสูจน์ความรู้ที่เป็นศูนย์สามารถช่วยให้คนๆ หนึ่งพิสูจน์ว่าพวกเขารู้อะไรบางอย่างที่เป็นความลับโดยไม่ต้องเปิดเผยว่าความลับนั้นคืออะไร สิ่งนี้มีความหมายที่สำคัญสำหรับหลาย ๆ สถานการณ์ที่เราจำเป็นต้องแลกเปลี่ยนความลับ แต่ไม่สามารถไว้วางใจฝ่ายที่เราส่งข้อมูลนั้นได้อย่างเต็มที่

ตัวอย่างเช่น ลองนึกถึงวิธีการทำงานของรหัสผ่านออนไลน์ของคุณ เมื่อคุณใส่รหัสผ่านบนเว็บไซต์ รหัสผ่านนั้นจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์และจัดเก็บไว้ในรูปแบบที่แฮช แม้ว่าแฮชจะพยายามปิดบังรหัสผ่าน แต่หากอยู่ในมือของแฮ็กเกอร์ที่มีความสามารถ แฮชก็อาจเป็นอันตรายได้เช่นเดียวกับข้อความธรรมดา ดังนั้น คุณกำลังเปิดเผยความลับของเว็บไซต์และอาศัยความน่าเชื่อถือของเว็บไซต์เพื่อปกป้องเว็บไซต์ มันจะไม่ปลอดภัยกว่านี้มากหรือถ้าคุณสามารถแสดงความรู้เกี่ยวกับรหัสผ่านด้วยการพิสูจน์หลักฐานการเข้ารหัส?

นี่เป็นวิธีที่การพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์ และมีความสำคัญอย่างยิ่งในโปรโตคอลความเป็นส่วนตัวของการเข้ารหัสลับ คุณต้องการพิสูจน์ให้ปาร์ตี้เห็นว่าคุณกำลังทำธุรกรรมโดยที่คุณถือกุญแจส่วนตัวในกระเป๋าเงินของคุณโดยไม่ได้เปิดเผยคีย์ส่วนตัวนั้นจริงๆ ตามทฤษฎีแล้ว การพิสูจน์ความรู้ที่เป็นศูนย์นั้นถูกต้อง ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

• สมบูรณ์: หากข้อมูลที่ป้อนเป็นจริง หลักฐานจะคืนค่าเป็น "จริง" เสมอ
• ความสมบูรณ์: หากข้อมูลที่ป้อนเป็นเท็จ คุณจะไม่สามารถหลอกให้การพิสูจน์ความรู้ที่เป็นศูนย์ส่งคืน "จริง" ไม่ได้
• ศูนย์ความรู้: ผู้ตรวจสอบจะไม่เรียนรู้อะไรมากไปกว่าว่าคำกล่าวนั้นเป็นความจริงหรือไม่

ตอนนี้เราได้วางรากฐานของการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์แล้ว มาดูว่าพวกเขารวมเข้ากับ zkSNARKS ได้อย่างไร

zkSNARK และบล็อกเชน

zkSNARK ขยายขอบเขตของทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของการพิสูจน์ความรู้ที่เป็นศูนย์ และอนุญาตให้ใช้ในบล็อกเชนที่ลดความซับซ้อนในการคำนวณ “zkSNARKs” ย่อมาจาก Zero Knowledge Succinct Non Interactive Argument of Knowledge ใช่นั่นเป็นคำหนึ่ง แต่ขอแบ่งคำนั้นทีละคำ

• ศูนย์ความรู้: อธิบายไว้ข้างต้น
• รวบรัด สามารถตรวจสอบได้รวดเร็วมาก
• ไม่โต้ตอบ: หลักฐานที่สามารถส่งข้อความเดียวจากผู้ตรวจสอบไปยังผู้ตรวจสอบได้ ไม่จำเป็นต้องส่งข้อความกลับไปกลับมา
• ข้อโต้แย้งของความรู้: ผู้พิสูจน์สามารถโน้มน้าวผู้ตรวจสอบว่ามีข้อมูลอยู่และเป็นบุคคลเดียวที่สามารถเข้าถึงข้อมูลนั้นได้โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลดังกล่าว

ในการทำธุรกรรมปกติ เมื่อมีการส่งการชำระเงินจากฝ่ายหนึ่งไปยังอีกฝ่ายหนึ่ง โหนดทั้งหมดในเครือข่ายจะเห็นรายละเอียดของการชำระเงินนี้ ซึ่งรวมถึงอินพุตและเอาต์พุตทั้งหมดของธุรกรรมที่มีข้อมูลเกี่ยวกับที่อยู่สาธารณะและจำนวนเงิน อย่างไรก็ตาม ด้วยธุรกรรมที่ไม่มีความรู้ ข้อมูลเดียวที่สามารถรวบรวมได้คือมีการทำธุรกรรมเกิดขึ้น ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับผู้ส่ง ผู้รับ หรือจำนวนเงิน ด้านล่างนี้คือการแสดงภาพอย่างง่ายว่าธุรกรรม Zero Knowledge ทำงานอย่างไรในโปรโตคอลบล็อคเชน

อีกคำหนึ่งสำหรับธุรกรรมเหล่านี้คือ “ธุรกรรมที่มีการป้องกัน” zkSNARKs ใช้เพื่อพิสูจน์ว่าเงื่อนไขของธุรกรรมที่ถูกต้องได้รับการปฏิบัติตามโดยไม่เปิดเผยอะไรเลย ผู้ส่งธุรกรรมนี้จะต้องสร้างหลักฐานที่แสดงสิ่งต่อไปนี้:

• ค่าอินพุตเท่ากับค่าเอาต์พุต
• ผู้ส่งสามารถควบคุมคีย์ส่วนตัวของกระเป๋าเงินได้จริง
• มีลิงก์เข้ารหัสระหว่างคีย์การใช้จ่ายส่วนตัวและลายเซ็นของธุรกรรม การดำเนินการนี้จะขจัดความเป็นไปได้ที่บุคคลที่สามจะเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับธุรกรรมได้

แน่นอนว่านี่เป็นทฤษฎีพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลัง zkSNARKS และการพิสูจน์ความรู้ที่เป็นศูนย์ การมองให้ลึกขึ้นจะต้องเข้าใจคณิตศาสตร์เชิงคำนวณขั้นสูงและการเข้ารหัส (คณิตศาสตร์ดวงจันทร์ตาม Vitalik Buterin).

zkSNARKS ในการใช้งาน

เนื่องจาก zkSNARKs มีผลกระทบสำคัญต่อ cryptocurrencies จึงมีการใช้งานในหลายเชนและกำลังได้รับการพิจารณาจากผู้อื่น ที่โดดเด่นที่สุดคือพวกเขาได้รับความนิยมสำหรับการใช้งานใน โปรโตคอล Zcash.

Zcash เป็นหนึ่งใน cryptocurrencies ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลกด้วย a มูลค่าตลาดปัจจุบัน 4.3 พันล้านดอลลาร์. นอกจากนี้ยังมี Zcash และส้อมอีกจำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่น คุณมี Zclassic ซึ่งเป็นทางแยกของ Zcash Zclassic ได้ผลิตเหรียญ fork ของตัวเองสองเหรียญใน ZenCash และ Bitcoin Private. เชนทั้งสองนี้ใช้ประโยชน์จาก zkSNARK สำหรับธุรกรรมที่มีการป้องกัน นอกจากนี้ยังมีความทะเยอทะยานของสกุลเงินดิจิตอลที่มีค่าที่สุดเป็นอันดับสอง Ethereumเพื่อรวม zkSNARK ไว้ในโปรโตคอล นี่จะเป็นส่วนหนึ่งของการอัปเกรด Metropolis ซึ่งจะมีคุณสมบัติหลายอย่างเช่น หลักฐานของสัดส่วนการถือหุ้น.

การสนับสนุน zk-SNARK เป็นคุณสมบัติหลักในแผนงานของ ethereum

— Vitalik“ ไม่แจก ETH” Buterin (@VitalikButerin) กุมภาพันธ์ 3, 2017

ในปัจจุบัน ความซับซ้อนในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการสร้างข้อพิสูจน์เหล่านี้ค่อนข้างสูง ซึ่งจะจำกัดการใช้งานในกรณีการใช้งานอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้น กระนั้น เนื่องจากมีการทำงานมากขึ้นในเรื่องนี้และความก้าวหน้าของพลังการประมวลผล เราจึงมีแนวโน้มที่จะเห็นเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันในแอปพลิเคชั่นที่ขึ้นกับความเป็นส่วนตัวจำนวนหนึ่ง

ความท้าทายที่อาจเกิดขึ้น

หนึ่งในข้อกังวลที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับบล็อคเชนที่ไม่มีความรู้คือ พวกเขาต้องพึ่งพา “มาสเตอร์คีย์” การมีมาสเตอร์คีย์ที่ใช้งานอยู่ในบล็อคเชนที่มีมูลค่าหลายพันล้านนั้นไม่ต้องสงสัยเลย นี่คือเงาที่ยังคงอยู่เหนือ Zcash blockchain ตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง แม้ว่าทีม ZCash จะอ้างว่าพวกเขาได้ทำลายมาสเตอร์คีย์ในพิธี Zcash ของพวกเขา แต่ก็มีความเสี่ยงเสมอที่มันอาจจะรั่วไหลหรือใครบางคนมีสำเนา อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าอาจมีทางเลือกอื่นในรูปแบบของการดัดแปลงที่ไม่เหมือนใครที่เรียกว่า “zkSTARK” ข้อได้เปรียบหลักของเทคโนโลยีนี้เหนือ zkSNARK คือไม่ต้องพึ่งพามาสเตอร์คีย์หรือการเข้ารหัสคีย์สาธารณะ สิ่งที่พวกเขาต้องการก็คืออัลกอริธึมที่ใช้งานง่าย zkSTARKs อาจมีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของพลังการประมวลผลที่จำเป็นในการพิสูจน์ให้สมบูรณ์ เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและยังคงได้รับการวิจัยโดยนักเข้ารหัสจำนวนมาก น่าสนใจที่จะเห็นว่าเทคโนโลยีพัฒนาไปในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าอย่างไร

สรุป

Bitcoin ได้รับการพัฒนาด้วยเหตุผลหลายประการ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือให้การควบคุมทางการเงินส่วนบุคคลกลับไปสู่ปัจเจกบุคคล ความเป็นส่วนตัวของผู้ถือครองน่าจะเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญที่สุดอีกประการหนึ่ง แต่เมื่อการยอมรับคริปโตเคอเรนซีเติบโตขึ้น ความสามารถสำหรับรัฐบาลและหน่วยงานในการติดตามธุรกรรมเหล่านี้อย่างพิถีพิถันบนบล็อคเชนสาธารณะก็เช่นกัน

ด้วยเทคโนโลยีเช่น zkSNARK อย่างไรก็ตาม ธุรกรรมดังกล่าวจะได้รับการคุ้มครองและคู่สัญญาจะไม่เปิดเผยชื่อโดยสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังมีแอปพลิเคชันอื่นๆ อีกมากมายที่จะได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเหล่านี้ แม้ว่าเทคโนโลยีจะยังใหม่และยังคงมีคำถามอยู่ แต่ก็ไม่สามารถปฏิเสธความต้องการสกุลเงินดิจิทัลที่เป็นส่วนตัวอย่างแท้จริงได้

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