Що таке zkSNARK? | Повне керівництво

Як все більше людей обійняли Біткойн і дивовижна технологія, яка змушує його функціонувати, вони також виявили деякі з його найважливіших підводних каменів. Одна з них - концепція абсолютно анонімної транзакції. Хоча біткойн часто вважають «анонімним», він насправді є лише «псевдонімним», оскільки транзакції кожної біткойн -адреси відстежуються у відкритому доступі blockchain. Однак є й інші криптовалюти, яким вдалося розробити блокчейн, які забезпечують повну конфіденційність у їхніх протоколах. Однією з таких криптовалют є Zcash яка використовує революційну реалізацію конфіденційності під назвою zkSNARKs.

У цій публікації ми розглянемо основи zkSNARK, те, як вони приховують конфіденційність і як вони будуть розвиватися в майбутньому.

Нульове знання про це

zkSNARK базуються на порівняно недавньому криптографічному принципі, який називається нульовими доказами знань. У початковій науковий папір теоретичні протоколи нульових знань, вони були визначені як:

"Протокол нульових знань-це метод, за допомогою якого одна сторона (доказник) може довести іншій стороні (перевіряючій), що щось правдиве, не розкриваючи жодної інформації, крім того, що це конкретне твердження є істинним".

Отже, по суті нульовий доказ знань може дозволити одній людині довести, що вона знає щось таємне, не розкриваючи, що це за таємниця. Це має важливі наслідки для багатьох ситуацій, в яких нам потрібно обмінятися секретом, але не можна повністю довіряти стороні, якій ми надсилаємо цю інформацію.

Наприклад, подумайте, як працюють ваші онлайн -паролі. Коли ви вставляєте свій пароль на веб -сайт, цей пароль надсилається на сервер і зберігається у хешованому вигляді. Хоча хеші намагаються приховати пароль, у руках компетентного хакера хеш може бути таким же небезпечним, як і звичайний текст. Отже, ви розкриваєте таємницю веб -сайту та покладаєтесь на передбачувану надійність сайту для її захисту. Чи не було б набагато безпечніше, якби ви могли продемонструвати своє знання пароля, вирішивши якийсь криптографічний доказ?

Саме так працюють нульові докази знань, і вони особливо важливі в протоколах конфіденційності крипто. Ви хочете мати можливість довести стороні, з якою ви укладаєте угоди, що ви дійсно зберігаєте приватний ключ свого гаманця, не розкриваючи його. Згідно з теорією, для того, щоб нульовий доказ знань був дійсним, він повинен відповідати таким вимогам:

• Повнота: Якщо введення є істинним, доказ завжди повертатиметься як “істина”.
• Звучність: Якщо введення є хибним, ви не можете обманути доказ нульових знань, щоб повернути «істина».
• Нульові знання: Верифікатор нічого не дізнається, крім того, чи є твердження вірним

Тепер, коли ми заклали основу нульових доказів знань, давайте подивимось, як вони були включені до zkSNARKS.

zkSNARK і блокчейн

zkSNARK розширюють математичну теорію нульових доказів знань і дозволяють їх використовувати в блокчейнах зі зниженою обчислювальною складністю. “ZkSNARKs” розшифровується як лаконічний неінтерактивний аргумент знання нульових знань. Так, це з рота, але давайте розберемо це слово за словом.

• Нульові знання: Пояснено вище
• Лаконічно Це можна перевірити дуже швидко
• Неінтерактивний: Доказ того, що одне повідомлення може бути надіслане від перевіряльника верифікатору. Немає необхідності в обміну повідомленнями.
• Аргумент знань: Доказчик може переконати перевіряючого, що інформація існує і що вони є єдиною особою, яка може отримати доступ до цієї інформації, не розкриваючи зазначеної інформації.

У звичайних транзакціях, коли платіж надсилається від однієї сторони до іншої, відомості про цей платіж бачать усі вузли мережі. Сюди входять усі вхідні та вихідні дані транзакції, які містять інформацію про публічні адреси та суми. Однак при нульовій транзакції знань єдина інформація, яку можна зібрати, це те, що транзакція відбулася. Немає інформації про відправника, одержувача або суму. Нижче наведено просте наочне уявлення про те, як нульова транзакція знань працює у протоколі блокчейна.

Іншим терміном для цих транзакцій є "захищена транзакція". zkSNARK використовуються для доведення того, що умови дійсної транзакції були виконані, нічого не розкриваючи. Відправник цієї транзакції повинен буде скласти доказ, який показує наступне:

• Вхідні значення дорівнюють вихідним
• Відправник дійсно має контроль над приватними ключами гаманця
• Існує криптографічний зв'язок між ключем приватних витрат і підписом транзакції. Це виключить можливість того, що третя сторона може втручатися у транзакцію.

Звичайно, це основна теорія, що стоїть за zkSNARKS і нульові докази знань. Більш глибокий погляд потребує розуміння передової обчислювальної математики та криптографії (місячна математика згідно Віталік Бутерін).

zkSNARKS у використанні

Враховуючи, що zkSNARK мають такий важливий вплив на криптовалюти, вони вже використовуються в ряді ланцюжків і розглядаються іншими. Найбільш примітно, що вони були популяризовані для використання в Росії Протокол Zcash.

Zcash - одна з найпопулярніших криптовалют у світі поточна ринкова капіталізація складає 4.3 млрд доларів. Також існував ряд вилок Zcash та виделок виделок. Наприклад, у вас є Zclassic, що є форком Zcash. Zclassic також породив дві свої роздвоєні монети ZenCash та Біткойн приватний. Обидва ці ланцюги використовують zkSNARK для своїх екранованих транзакцій. Крім того, є також амбіції другої за цінністю криптовалюти, Ethereum, щоб включити zkSNARK до свого протоколу. Це стане частиною їх оновлення Metropolis, яке включатиме ряд таких функцій, як Доказ-of-Stake.

Підтримка zk-SNARK є ключовою особливістю дорожньої карти ethereum

- Віталік «Не віддає ETH» Бутерін (@VitalikButerin) 3 Лютого, 2017

В даний час обчислювальна складність, пов'язана з генеруванням багатьох цих доказів, досить велика. Це обмежує їх застосування у багатьох інших можливих випадках використання. Тим не менш, оскільки над цим буде працювати більше, а обчислювальна потужність зростатиме, ми, ймовірно, побачимо подібну технологію в ряді програм, що залежать від конфіденційності.

Потенційні виклики

Одна з найважливіших проблем щодо блокчейнів з нульовими знаннями полягає в тому, що вони повинні покладатися на певний «майстер -ключ». Наявність активного майстер -ключа до блокчейна вартістю мільярдів - це, безперечно, велика справа. Це тінь, яка зберігається над блокчейном Zcash з моменту його створення. Хоча команда ZCash стверджувала, що знищила майстер -ключ під час церемонії Zcash, завжди існує ризик того, що він міг просочитися або хтось мав копію. Однак незабаром може з’явитися альтернатива цьому у вигляді ще одного унікального адаптування, що називається “zkSTARK”. Основною перевагою цієї технології перед zkSNARK є те, що їй не доведеться покладатися на майстер -ключ або криптографію з відкритим ключем. Все, що їм потрібно, - це простий алгоритм функціонування. zkSTARK також можуть бути набагато ефективнішими з точки зору обчислювальної потужності, необхідної для завершення доказів. Хоча ця технологія знаходиться на зародку і все ще досліджується численними криптографами. Було б цікаво подивитися, як ця технологія розвиватиметься протягом наступних кількох років.

Висновок

Біткойн був розроблений з кількох причин, однією з яких було повернення особистого фінансового контролю окремим особам. Конфіденційність власника, ймовірно, була ще одним із найважливіших міркувань. Але в міру зростання впровадження криптовалюти зростає можливість урядів та установ ретельно відстежувати ці транзакції у самому публічному блокчейні.

Однак за допомогою таких технологій, як zkSNARKs, такі транзакції будуть захищені, а сторони залишаться повністю анонімними. Існує також безліч інших застосувань, які виграють від цих технологічних досягнень. Хоча технологія ще нова, а питання все ще залишаються, не можна скидати з рахунків попит на справді приватну криптовалюту.

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