زیرو نالج پروف: ZKproofs کیسے کام کرتے ہیں اور وہ کیوں اہم ہیں۔

کیا آپ نے کبھی خفیہ معلومات کو جاننے کے باوجود اسے شیئر کیے بغیر 'ثابت' کرنے سے قاصر ہونے کی بے پناہ مایوسی محسوس کی ہے؟ پھر صفر علمی ثبوت آپ کا حتمی حل ہو سکتا ہے۔

زیرو نالج پروف (ZKP یا ZKProof) ایک تصدیقی نظام ہے جو دو فریقوں کو اس بات کی تصدیق کرنے کی اجازت دیتا ہے کہ آیا کوئی بیان اس کے بارے میں کوئی معلومات ظاہر کیے بغیر درست ہے یا نہیں۔

آج کی دنیا میں، آپ کے ڈیٹا اور اپنی کریپٹو کرنسی آن لائن کی حفاظت پہلے سے کہیں زیادہ اہم ہے۔ ZKP سسٹمز بلاکچین پر مبنی پرائیویسی سلوشنز بنانے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں جو آپ کی معلومات کی حفاظت کرتے ہیں جبکہ آپ کو یہ ثابت کرنے دیتا ہے کہ آپ کے بیانات درست ہیں۔

یہ گائیڈ ZKProof کے بارے میں آپ کے سلگتے ہوئے سوالات سے پردہ اٹھائے گا اور اس غلط فہمی والے موضوع کو بے نقاب کرے گا۔ آئیے اندر غوطہ لگاتے ہیں۔

کرپٹو اور بلاک چین ٹیکنالوجی کی ترقی کے باعث مقبول ہونے کے باوجود، صفر علمی ثبوت کے استعمال کے پہلے ریکارڈ 1985 میں موجود ہیں۔ بہت پہلے ایتھرم ایک حقیقت تھی.

خفیہ نگاری کا استعمال کرتے ہوئے، صفر علم پروٹوکول اعتماد قائم کرتے ہیں اور حقائق پر مبنی بیانات کی تصدیق کرتے ہیں۔ آسان لگتا ہے، لیکن یہاں موڑ ہے: ZKPs ایک 'prover' اور 'verifier' کو یہ یقینی بنانے کی اجازت دیتے ہیں کہ بیان کو حقیقت میں شیئر کیے بغیر کوئی بیان درست ہے۔ یہ پروف پروٹوکول ان صارفین کے لیے زیادہ سائبر سیکیورٹی پیش کرتا ہے جو نجی معلومات کو ظاہر نہیں کرنا چاہتے۔

سادگی کی خاطر، آئیے ELI5 کی مثال دیتے ہیں۔ ایک ZKP مجھے اجازت دے گا، ایک پروور، آپ کو، ایک تصدیق کنندہ، کہ میں جانتا ہوں کہ کتاب میں والڈو کی طرف اشارہ کیے بغیر وہ کہاں ہے۔ میں کسی بھی حساس معلومات کو ظاہر کیے بغیر بیان کو ثابت کر سکتا ہوں۔

صفر نالج پروٹوکول کے صحیح معنوں میں موثر ہونے کے لیے، الگورتھم کو تین آسان تقاضوں کو برقرار رکھتے ہوئے ایک بیان کو درست ثابت کرنا چاہیے۔

• مکملیت - اگر کہنے والے کی طرف سے فراہم کردہ بیان درست ہے، ZKP ہمیشہ وہی 'سچ' نتیجہ واپس کرے گا۔ سب کچھ سچ ثابت ہو سکتا ہے۔
• اعداد و شمار کی درستگی - اگر کہاوت کے ذریعہ فراہم کردہ بیان غلط ہے، تو تصدیق کنندہ کو اس کی غلطی کی تصدیق کرنے کے قابل ہونے کی ضرورت ہے۔ بنیادی طور پر، ایک ثابت کرنے والا جھوٹ نہیں بول سکتا اور ایماندار تصدیق کنندہ کو دھوکہ نہیں دے سکتا۔ 
• زیرو نالج - ZKP کو صرف یہ ظاہر کرنا چاہیے کہ آیا ثابت کرنے والا تصدیق کنندہ سے سچ کہہ رہا ہے۔

اگرچہ یہ شروع میں پیچیدہ معلوم ہو سکتا ہے، لیکن جب اسے عملی جامہ پہنایا جائے تو اسے سمجھنا بہت آسان ہو جاتا ہے۔ شاید زیرو نالج پروف سسٹم کی سب سے مشہور مثال علی بابا غار کی کہانی ہے۔

علی بابا غار باب، پروور، اور ایلس، تصدیق کنندہ کی کہانی سناتی ہے۔ ایک غار کا تصور کریں جو ایک لوپ بناتا ہے۔ لوپ میں کہیں ایک مقفل دروازہ ہے جسے صرف صحیح پاس ورڈ کے ساتھ کھولا اور گزرا جا سکتا ہے۔ باب ایلس کو ثابت کرنا چاہتا ہے کہ وہ ایلس کو یہ بتائے بغیر پاس ورڈ جانتا ہے کہ پاس ورڈ کیا ہے۔

ایلس اور باب اپنے زیرو نالج پروٹوکول کے لیے ایک قابل اعتماد سیٹ اپ بناتے ہیں۔ اگر باب کو صحیح معنوں میں ایک نجی کلید کی طرح پاس ورڈ معلوم ہے، اور وہ دروازے سے گزر سکتا ہے، تو اسے لوپ کے دونوں طرف سے غار کے دروازے پر ایلس کے پاس واپس جانے کے قابل ہونا چاہیے۔

تھیوریم کی جانچ کرتے ہوئے، باب جادوئی دروازے سے ایلس کا انتظار کر رہا ہے کہ وہ اسے کسی بھی راستے سے داخلی دروازے پر واپس بلائے۔ باب 100% درستگی کے ساتھ صحیح راستے سے واپس آ سکتا ہے چاہے وہ A یا B کو کال کرے۔

ہم یقین کر سکتے ہیں کہ یہ ایک موثر انٹرایکٹو پروف سسٹم ہے کیونکہ:

• یہ مکمل ہے - باب نے ثابت کیا کہ وہ پاس ورڈ جانتا ہے کیونکہ وہ 100% درستگی کے ساتھ صحیح راستے سے واپس آتا ہے
• یہ آواز ہے – باب پاس ورڈ کے بغیر دروازے سے نہیں گزر سکتا۔ اگر وہ غلط راستے سے واپس آتا ہے، تو ایلس تصدیق کر سکتی ہے کہ اسے پاس ورڈ معلوم نہیں ہے۔
• باب ایلس کو یہ سوچنے پر مجبور نہیں کر سکتا کہ وہ پاس ورڈ جانتا ہے۔
• صفر علم کا اشتراک کیا جاتا ہے - باب کسی خفیہ معلومات کا اشتراک کیے بغیر ثابت کر سکتا ہے کہ وہ واقعی پاس ورڈ جانتا ہے۔

بس جب آپ نے سوچا کہ آپ کو یہ سب پتہ چل گیا ہے، تو کچھ اور بھی باقی ہے۔ علی بابا غار متعدد مختلف قسم کے صفر علمی ثبوتوں کی ایک مثال ہے۔ بنیادی طور پر، ZKPs کو دو اہم گروپوں میں تقسیم کیا گیا ہے: انٹرایکٹو اور غیر انٹرایکٹو۔

علی بابا غار انٹرایکٹو ZKP کی ایک مثال ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ دونوں فریقوں کو ایک دوسرے کے ساتھ مسلسل بات چیت کرنے کی ضرورت ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ قابل اعتماد سیٹ اپ قابل اعتماد رہے۔

اس سے کچھ مسائل پیدا ہوتے ہیں۔ انٹرایکٹو ZKPs وقت طلب ہوسکتے ہیں اور دونوں فریقوں کے دستیاب ہونے پر انحصار کرسکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، اس قسم کا صفر علمی ثبوت توسیع پذیری کے مسائل سے دوچار ہے۔ خوش قسمتی سے، بلاکچین ٹیکنالوجی اس کے ارد گرد طریقے پیش کرتی ہے، جیسے کہ غیر متعامل صفر علمی ثبوت۔

ایک غیر انٹرایکٹو ZKP میں، پروور اور تصدیق کنندہ دونوں کو مشترکہ عوامی کلید تک رسائی حاصل ہے۔ یہ کلید اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ پروور کے بیان کو ظاہر کرنے کے لیے فریقین کے درمیان رابطے کا صرف ایک دور درکار ہے۔

پروور ایک محفوظ کرپٹوگرافک الگورتھم کے ساتھ معلومات کا اشتراک کرتا ہے جو اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ آیا بیان درست ہے یا غلط۔ اس کے بعد، نتیجہ تصدیق کنندہ کو دیا جاتا ہے۔ تصدیق کنندہ درستگی کو یقینی بنانے کے لیے ایک الگ الگورتھم کے خلاف پروور کے بیان کا حوالہ دیتا ہے۔

اسی طرح جس طرح بلاک چین سمارٹ کنٹریکٹس مالیاتی لین دین کو ہموار کر سکتے ہیں، غیر انٹرایکٹو ثبوت انٹرایکٹو ثبوتوں سے زیادہ موثر ہیں۔ مزید برآں، ایک بار ثبوت بن جانے کے بعد، مشترکہ کلید اور الگورتھم تک رسائی رکھنے والا کوئی بھی شخص اسے تصدیقی مقاصد کے لیے استعمال کر سکتا ہے۔

بلاشبہ، خرگوش کا سوراخ اور بھی گہرا ہوتا ہے! غیر متعامل صفر علمی ثبوتوں کی چھتری کے نیچے ابھی مزید قسمیں ہیں، ZK-Snark اور ZK-Stark۔

ZK-Snark ایک خاص قسم کے ZKP کے لیے ایک لمبا ہوا مخفف ہے۔ اس کا مطلب ہے:

• زیرو نالج - جیسا کہ ہم پہلے ہی جانتے ہیں، کہنے والا خفیہ معلومات کا اشتراک کیے بغیر کسی بیان کی سچائی کی تصدیق کر سکتا ہے۔
• مختصر - ثبوت چھوٹے اور تصدیق کرنے میں آسان ہیں، چاہے ثابت ہونے والا تصور پیچیدہ کیوں نہ ہو۔
• غیر متعامل - ZKP کے صحیح طریقے سے کام کرنے کے لیے پروورز اور تصدیق کنندگان کو آگے پیچھے بات چیت کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔
• دلیل - ثبوت صحیح ہے، یعنی تصدیق کرنے والا ثابت کرنے والے کے بیان کو رد کر سکتا ہے۔
• علم - الگورتھم اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ پروور کی معلومات درست ہے۔

بالآخر، ZK-Snarks کو بغیر اجازت، محفوظ، اور توسیع پذیر ٹولز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ بغیر کسی معلومات کے علم کا ثبوت دکھایا جا سکے۔

ZK-Starks بنیادی طور پر ZK-snarks کی طرح ہیں۔ دونوں کے درمیان اہم فرق یہ ہے کہ ZK-starks زیادہ اسکیل ایبلٹی کے لیے موزوں ہیں اور بڑے ثبوت پیش کرتے ہیں۔ مختصر اور غیر متعامل ہونے کے بجائے، ZK-starks ہیں:

• توسیع پذیر - ZK-starks کو بڑے بیانات کی تیزی سے تصدیق کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
• شفاف - ZK-سٹارک پروف سسٹمز عوامی طور پر توثیق کے قابل ہیں جن کی تخلیق شدہ بے ترتیب اقدار کی بنیاد پر، جیسا کہ نجی الگورتھم کے ذریعے تصدیق کیے جانے کے برخلاف۔

اگرچہ Bitcoin اور Ethereum جیسی بلاکچین ٹیکنالوجیز کی حقیقی دنیا کی ایپلی کیشنز واضح ہیں، ZKProofs اب صرف آن چین اختراع میں سب سے آگے آرہے ہیں۔ ZKPs کے استعمال کے بہت سے کیسز اب بھی دریافت ہو رہے ہیں۔ ZKProofs کی حقیقی زندگی کی چند انتہائی دلچسپ افادیتیں یہ ہیں:

بہت سے ممالک میں، جب بھی آپ قرض لینا چاہتے ہیں یا رئیل اسٹیٹ خریدنا چاہتے ہیں تو اپنے بینک اسٹیٹمنٹس اور آمدنی کو ظاہر کرنا عام رواج ہے۔ تاہم، ہر کوئی اپنی زندگی اور اخراجات کی ہر تفصیل کو ظاہر نہیں کرنا چاہتا۔

ZKPs صارفین کو یہ ظاہر کرنے کی اجازت دیتے ہیں کہ ان کے پاس فنڈز اور آمدنی کا کافی ثبوت ہے بغیر ان کی تمام لین دین کی تاریخ کو غیر متعلقہ فریقوں کو ظاہر کئے۔

KYC طریقہ کار اور شناخت جمع کرنے والے دیگر فراہم کنندگان حساس ڈیٹا کو مرکزی سرورز پر اپنے موجودہ فارمیٹ میں محفوظ کرتے ہیں۔ یہ پریشانی کا باعث ہو سکتا ہے کیونکہ سیکیورٹی کی خلاف ورزی کے نتیجے میں آپ کی معلومات آپ کی رضامندی کے بغیر شیئر کی جا سکتی ہیں۔

صفر علمی ثبوت آپ کو اپنی ذاتی معلومات کو کسی کے سامنے ظاہر کیے بغیر آسانی سے آن لائن اپنی شناخت کی تصدیق کرنے دیتے ہیں۔ مثال کے طور پر، آپ اپنے پاسپورٹ کی کوئی بھی تفصیلات شیئر کیے بغیر اپنے ملک کے شہری ہونے کا ثبوت دے سکتے ہیں۔

cryptocurrency اور blockchain ٹیکنالوجی کے استعمال کا ایک اہم فائدہ آن لائن آپ کی پرائیویسی واپس لینا ہے۔ تاہم، اگر آپ کے بٹوے کا پتہ آپ کی شناخت سے منسلک ہے، تو اس گمنامی کو برقرار رکھنا مشکل ہو سکتا ہے۔

ZKPs اور پرائیویسی فوکسڈ بلاک چینز آپ کے بٹوے اور لین دین کو نظروں سے بچانا آسان بناتے ہیں۔ لین دین کو ملا کر اور بچانے کے ذریعے، یہ پروٹوکول صارفین کو آن چین فنڈز بھیجنے اور وصول کرتے وقت زیادہ گمنامی کی پیشکش کرتے ہیں۔

زیرو نالج پروف سسٹمز طاقتور ٹولز ہیں۔ حیرت انگیز طور پر، وہ مؤثر طریقے سے چلانے کے لئے اعلی کمپیوٹیشنل اور ہارڈ ویئر کے اخراجات کا مطالبہ کرتے ہیں۔ نتیجتاً، فراہم کنندگان کے لیے کام کرنا مہنگا ہو سکتا ہے۔

مزید برآں، ZKProof کے لین دین کی آن چین تصدیق اور تصدیق بہت زیادہ کام ہے اور اس کے لیے گیس کی زیادہ فیس کی ضرورت ہوتی ہے۔ خوش قسمتی سے، جیسا کہ زیادہ توسیع پذیر بلاکچینز، جیسے ہمسھلن، اور پرت-2 حل سطح، یہ فیس کم ہو جائے گا.

ZKProof بیانیہ کرپٹو مارکیٹ میں ایک قائم اور مسابقتی مقام ہے۔ یہاں کرپٹو اسٹارٹ اپس اور بلاک چین پروجیکٹس کی کچھ مثالیں ہیں جو صفر علمی ثبوت استعمال کرتے ہیں۔

Zcash ایک بلاکچین نیٹ ورک ہے جو صارفین کو لین دین کے بارے میں حساس معلومات کا اشتراک کیے بغیر گمنام طور پر کرپٹو کرنسی کو فوری طور پر بھیجنے اور وصول کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ دوسرے نیٹ ورکس جیسے Bitcoin اور Ethereum پر، تمام لین دین کا ڈیٹا، جیسے پتے اور لین دین کی قدر، عوامی طور پر قابل تصدیق ہے۔

پہلے سے طے شدہ طور پر، Zcash نیٹ ورک اس خفیہ معلومات کو خود بخود چھپانے کے لیے ZKPs کا استعمال کرتا ہے اور صارفین کو زیادہ ذہنی سکون فراہم کرتا ہے۔

ٹورنیڈو کیش ایک ٹوکن مکسر ہے جو صارفین کو غیر لنک شدہ بٹوے کے درمیان منتقلی کو 'چھپانے' کی اجازت دیتا ہے۔ ZKProof ٹیکنالوجی کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، صارف ایک بٹوے سے ایپ میں فنڈز جمع کر سکتا ہے، پھر خفیہ کلید کا استعمال کرتے ہوئے ان فنڈز کو نئے والیٹ میں واپس لے سکتا ہے۔

پروٹوکول بنایا 2022 میں سرخیوں میں جب اس کے بانی، الیکسی پرٹسیفکو نیدرلینڈ میں گرفتار کیا گیا۔ استغاثہ کے مطابق، ٹورنیڈو کیش مجرموں کے لیے منی لانڈرنگ کی خدمات کی سہولت فراہم کرتا ہے۔ اس دعوے کے باوجود، ٹورنیڈو کیش ایک غیر مرکزی خدمت ہے جس کا کوئی حقیقی مالک یا حوصلہ نہیں ہے۔

غیر متعامل صفر علمی ثبوت موثر ہیں لیکن کامل سے دور ہیں۔ یہ ٹیکنالوجی ابھی ابتدائی دور میں ہے اور نئے آنے والوں کو ایک قابل اعتماد سیٹ اپ بنانے کے لیے ڈویلپرز پر مکمل اعتماد کرنے کی ضرورت ہے، جس سے طاقت کا عدم توازن پیدا ہوتا ہے۔

صفر علمی ثبوت بلاکچین ٹیکنالوجی کے استعمال میں خلل ڈالنے والا معاملہ ہے جو اس بات کو بدل سکتا ہے کہ ہم کس طرح حساس معلومات کو آن لائن شیئر کرتے ہیں۔ یہ جاننا ضروری ہے کہ وہ کیسے کام کرتے ہیں تاکہ آپ انہیں مؤثر طریقے سے استعمال کر سکیں۔

ایک انٹرایکٹو زیرو نالج پروف سسٹم کے لیے شرکا کو ایک دوسرے کے ساتھ کثرت سے مشغول ہونے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ ثبوت درست رہے۔ ایک غیر انٹرایکٹو ZKProof اس ضرورت کو دور کرنے کے لیے خفیہ نگاری اور مشترکہ کلید کا استعمال کرتا ہے۔

ZKProofs انتہائی پروٹوکول ہیں جو اعلی کمپیوٹیشنل طاقت کا مطالبہ کرتے ہیں۔ انہیں مؤثر طریقے سے کام کرنے کے لیے مہنگے ہارڈ ویئر اور آن چین لین دین کے اخراجات کی ضرورت ہوتی ہے۔

ZKProof کی سب سے مشہور مثال اس گائیڈ میں بیان کردہ علی بابا غار کی مشابہت ہے۔