Что такое доказательство с нулевым разглашением?

Что такое доказательство с нулевым разглашением?

Доказательства с нулевым разглашением (ZKP/ZKproofs) изначально разрабатывались как теоретическая концепция, но с тех пор они стали важным инструментом в современной криптографии. Идея ZKP имеет значительное влияние, особенно в сетях блокчейнов и децентрализованных финансах (DeFi).

В этом руководстве мы обсудим, что такое ZK-доказательства, как они работают, каковы их применения и их важность в современном цифровом мире.

Ключевые выводы:

  • Протоколы ZKPs используются в анонимных платежах, аутентификации, защите личности и децентрализованных системах голосования.
  • Доказательства ZK также сопряжены с такими проблемами, как вычислительная сложность, надежная настройка и потенциальные угрозы со стороны квантовых вычислений.
  • Ожидается, что внедрение этой технологии будет продолжать расти в таких областях, как блокчейн, системы идентификации, здравоохранение и электронное голосование.

Введение в доказательства с нулевым разглашением

Доказательство с нулевым разглашением — это криптографический протокол, который позволяет одной стороне, известной как доказывающая, доказать достоверность утверждения другой стороне, известной как проверяющая, без раскрытия конфиденциальной информации об исходном утверждении. Первоначально концепция была описана в основополагающей статье 1985 года.

Что такое доказательство с нулевым разглашением?

Проще говоря, ZKP позволяют кому-либо доказать, что он действительно знает определенный факт, не раскрывая самих фактических знаний. Это достигается за счет использования математических алгоритмов и протоколов, которые генерируют доказательства, достоверность которых проверяющий может проверить, не вникая в основные данные.

Фундаментальные идеи доказательств с нулевым разглашением

ZKP работают на основе трех фундаментальных принципов: полноты, достоверности и нулевого разглашения.

  • Обоснованность: Обоснованность относится к тому свойству, что нечестный доказывающий не может доказать ложное утверждение, кроме как с очень низкой вероятностью. Даже если доказывающий попытается обмануть проверяющего, шансы на успех крайне малы.
  • Полнота: Доказательство с нулевым разглашением считается полным, если, когда доказывающий располагает достоверными знаниями или информацией, проверяющий будет убежден в ее правдивости. Другими словами, если утверждение верно и доказательство честно, проверяющий всегда будет убежден.
  • Нулевое разглашение. Наиболее важным аспектом этих протоколов является свойство нулевого разглашения. Это гарантирует, что проверяющий не узнает ничего о базовом утверждении или знаниях, кроме его достоверности или ложности. Другими словами, проверяющий получает «нулевое знание» о конкретной информации, используемой для создания доказательства.
Что такое доказательство с нулевым разглашением?

Чтобы лучше понять, как работают доказательства с нулевым разглашением, давайте рассмотрим простой пример. Предположим, человек хочет доказать другу, что он знает секретную фразу, не раскрывая саму фразу. Используя доказательство с нулевым разглашением, этот человек может участвовать в протоколе, в котором он демонстрирует этому другу свое знание секретной фразы, не раскрывая никаких подробностей. Затем друг может проверить доказательство, не узнавая фактическую фразу.

Типы доказательств с нулевым разглашением

ЗКП можно разделить на два основных типа:

  • Интерактивный: Эти протоколы требуют многократного обмена данными между проверяющим и проверяющим. В этих протоколах доказывающая сторона взаимодействует с проверяющей стороной, чтобы доказать достоверность утверждения. Интерактивный характер этих доказательств позволяет провести более комплексный процесс проверки, но также может привести к дополнительным затратам на коммуникацию.
  • Неинтерактивный: Эти протоколы, также известные как NIZK (неинтерактивное нулевое разглашение), требуют только одного раунда связи. Эти доказательства более эффективны с точки зрения затрат на коммуникацию, поскольку устраняют необходимость в множественных взаимодействиях. Неинтерактивные ZKP особенно полезны в сценариях, где повторяющиеся взаимодействия невозможны или нежелательны.

Оба эти метода имеют свои преимущества и подходят для разных случаев использования.

Существуют и другие типы доказательств ZK, которые были разработаны и применены в различных областях. К ним относятся:

  • Bulletproofs: Bulletproofs — это неинтерактивная протокольная система с нулевым разглашением, которая обеспечивает эффективные доказательства дальности действия. Доказательства диапазона используются для проверки того, попадает ли значение в определенный диапазон, без раскрытия точного значения. Пуленепробиваемые системы значительно повышают эффективность по сравнению с предыдущими системами с защитой от дальности стрельбы.
  • ZK-Rоllups: ZK-Rollups — это решение масштабирования второго уровня для сетей блокчейнов, использующих доказательства ZK. ZK-Rollups объединяет несколько транзакций в одно доказательство, сокращая требования к вычислениям и хранению для обработки транзакций. ZK-Rоllups предлагает преимущества масштабируемости и применяется в различных сетях блокчейнов для повышения пропускной способности транзакций.

Вышеупомянутое — лишь несколько примеров, иллюстрирующих разнообразие существующих доказательств с нулевым разглашением. В список типов ZKP также входят статистические ZKP, PoK, сигма-протоколы и многое другое.

Как работают ЗКП?

Доказательство с нулевым разглашением состоит из трех ключевых компонентов: свидетель, вызов и ответ:

  • Свидетель (обязательство): Свидетель — это часть информации, которую доказывающий хочет доказать без необходимости ее раскрытия. Свидетель служит входными данными для доказательства с нулевым разглашением и используется для генерации доказательства. Доказывающий обладает свидетелем и стремится убедить проверяющего в его достоверности.
  • Задание: Задание представляет собой случайно выбранный вопрос или требование, которое проверяющий задает проверяющему на основании показаний свидетеля. Задание предназначено для проверки знаний доказывающего о свидетеле, и на него невозможно дать правильный ответ без знания свидетеля.
  • Ответ: Ответ — это ответ проверяющего на вызов, поставленный проверяющим. Доказывающий использует свои знания о свидетеле, чтобы сгенерировать ответ, удовлетворяющий поставленной задаче. Ответ призван убедить проверяющего в знаниях доказывающего без разглашения каких-либо других подробностей о свидетеле.
Что такое доказательство с нулевым разглашением?

Повторив процесс запроса и ответа несколько раз, доказывающий может установить достоверность утверждения, не раскрывая ненужных подробностей. Этот итерационный процесс повышает уверенность проверяющего в знаниях доказывающего и снижает вероятность того, что доказывающий случайно угадает правильный ответ.

Нулевое знание на практике

ZKP успешно применяются в различных реальных сценариях. Двумя яркими примерами реализаций ZKP являются zk-SNARK и zk-STARK.

  • ZK-SNARK: ZK-SNARK означает краткий неинтерактивный аргумент с нулевым разглашением знаний. Этот тип доказательства с нулевым разглашением известен своей краткостью и эффективностью. Они получили широкое распространение в криптовалютах, ориентированных на конфиденциальность, таких как Zcash, позволяя проводить анонимные транзакции, сохраняя при этом целостность транзакций.
  • ZK-STARKs: ZK-STARK означает масштабируемый прозрачный аргумент знаний с нулевым разглашением. Этот тип протокола особенно полезен при работе с большими наборами данных и сложными вычислениями. ZK-STARK применяются в широком спектре областей, особенно в технологии блокчейна и DeFi.
Что такое доказательство с нулевым разглашением?

Быстрый факт

Платежные системы на основе блокчейна от JP Morgan Chase и Zcash уже используют zk-SNARK. В то же время BNB Chain представила свою тестовую сеть zkBNB в 2022 году.

И zk-SNARK, и zk-STARK имеют свои уникальные особенности и области применения. Они значительно продвинули область доказательств ZK и проложили путь к внедрению технологий повышения конфиденциальности в различных отраслях.

Варианты использования доказательств с нулевым разглашением

ZKP могут применяться в различных реальных сценариях для решения проблем, связанных с конфиденциальностью, безопасностью и конфиденциальностью данных. Вот несколько примеров доказательства с нулевым разглашением, которые демонстрируют практическое применение этого криптографического метода:

  • Пример 1. Анонимные платежи. Протоколы с нулевым разглашением данных играют важную роль в обеспечении анонимных платежей в криптовалютах, поскольку пользователи могут совершать транзакции, не раскрывая публично свою личность или детали транзакции. Это повышает конфиденциальность, сохраняя при этом целостность частных транзакций.
  • Пример 2: Аутентификация. ZKP могут упростить процесс аутентификации, позволяя пользователям подтверждать свою личность и право на доступ к платформам, не разглашая личную информацию. С помощью протоколов ZKP пользователи могут аутентифицировать себя, не раскрывая свои пароли или личные данные, что повышает безопасность и конфиденциальность в онлайн-сервисах.
  • Пример 3: Проверка KYC: ZKP можно использовать для проверки личности без раскрытия личных данных. Это особенно полезно, когда конфиденциальность имеет решающее значение, например, в децентрализованных системах идентификации.
  • Пример 4: Децентрализованные системы голосования: ZKP могут обеспечить целостность и конфиденциальность голосов в распределенных системах. Избиратели могут доказать, что они проголосовали анонимно, без необходимости раскрывать имя конкретного кандидата, за которого они проголосовали, сохраняя конфиденциальность своего выбора.

Значение протоколов с нулевым разглашением

ZKP играют решающую роль в удовлетворении растущей потребности в конфиденциальности и конфиденциальности данных в цифровую эпоху. Они предлагают несколько существенных преимуществ и привлекли внимание в различных областях. Вот несколько ключевых аргументов, почему доказательства ZK имеют решающее значение:

Большая конфиденциальность и безопасность

Конфиденциальность и безопасность имеют первостепенное значение в современном взаимосвязанном мире, и ZKP являются эффективным решением для этой цели. Это особенно ценно при обмене платежными или личными данными. По сути, доказательства с нулевым разглашением позволяют людям сохранять контроль над своими личными данными, сохраняя при этом возможность доказать подлинность своих утверждений.

Лучшее соответствие

Соблюдение правил является важнейшим требованием в каждой отрасли. ZKP способствуют соблюдению нормативных требований, особенно в секторах, где законы о конфиденциальности данных являются строгими. Используя ZKP, организации могут безопасно делиться необходимой информацией с регулирующими органами, сохраняя при этом ее конфиденциальность от других сторон. Это помогает преодолеть разрыв между децентрализованными платформами и традиционными финансовыми учреждениями, облегчая DeFi соблюдение правил в различных юрисдикциях.

Безопасная проверка личности

Проверка личности является важнейшим аспектом многих онлайн-сервисов, но она часто требует от людей предоставления конфиденциальной информации. ZKP могут значительно улучшить проверку личности, устраняя необходимость раскрытия личных данных. Внедряя протоколы доказательства с нулевым разглашением, платформы предлагают пользователям возможность безопасно аутентифицировать себя, не раскрывая свои пароли. Это повышает конфиденциальность в онлайн-сервисах, одновременно снижая риск кражи личных данных и утечки данных.

Совместимость различных блокчейнов

Беспрепятственный обмен информацией и активами между сетями блокчейнов имеет важное значение. ZKP обеспечивают безопасный и конфиденциальный метод обмена информацией между блокчейнами, облегчая взаимодействие. Это позволяет передавать активы и информацию с одной платформы на другую, сохраняя при этом их безопасность. Таким образом, доказательства с нулевым разглашением могут помочь раскрыть весь потенциал технологии блокчейн.

Масштабируемость сетей блокчейна

В последние годы технология блокчейн привлекла к себе значительное внимание, но масштабируемость по-прежнему остается серьезной проблемой для разработчиков блокчейнов. Технология ZK предлагает потенциальное решение этой проблемы. Поскольку доказательства ZK не раскрывают лежащие в основе данные, эти протоколы могут помочь уменьшить объем данных, которые необходимо хранить в блокчейне. Это, в свою очередь, повышает производительность и масштабируемость сетей блокчейнов, обеспечивая более быстрые и масштабируемые транзакции.

Проблемы доказательств с нулевым разглашением

Хотя ZKP предлагают значительные преимущества, когда дело доходит до обработки данных, у них также есть некоторые ограничения:

    Вероятность проверки: ZKP предлагают высокую вероятность проверки, если доказывающий честен и обладает необходимыми знаниями. Однако всегда существует небольшая вероятность ложноположительных или ложноотрицательных результатов, в зависимости от конкретного протокола доказательства с нулевым разглашением.
    Сложные вычисления. Эти протоколы могут требовать больших вычислительных ресурсов и требовать значительных вычислительных ресурсов для создания и проверки доказательств. Это может создать проблемы с точки зрения масштабируемости и эффективности, особенно в приложениях, включающих большие наборы данных или сложные вычисления.
    Надежная установка. Некоторые системы доказательства с нулевым разглашением требуют доверенной настройки, при которой генерируется и распространяется набор исходных параметров. Безопасность системы зависит от целостности этой настройки, поскольку любой взлом или манипуляция этими параметрами может подорвать всю систему. Обеспечение безопасной и надежной установки может оказаться непростой задачей.
    Удобство и доступность. ZKP могут быть сложны в реализации и использовании и требуют специальных знаний в области криптографии, программирования и информатики. Удобные для пользователя наборы инструментов и интерфейсы необходимы, чтобы сделать технологию ZKP более доступной для разработчиков и пользователей сегодня.
    Угрозы квантовых вычислений. Как и многие существующие криптографические системы, ZKP также уязвимы для угроз квантовых вычислений. Хотя ZK-SNARK используют криптографию на основе эллиптических кривых, которая в настоящее время считается безопасной, разработка квантовых компьютеров может в конечном итоге разрушить ее модель безопасности. С другой стороны, ZK-STARK используют устойчивое к коллизиям хеширование, что делает их более устойчивыми к атакам квантовых вычислений.
    Затраты. Наконец, реализация таких механизмов в реальных приложениях часто сопряжена со значительными затратами. Проверка доказательств может потребовать сложных и ресурсоемких вычислений, что приводит к высоким комиссиям в некоторых сетях блокчейнов, таких как ETH.

Текущие исследования и разработки направлены на решение этих проблем и повышение эффективности приложений с нулевым разглашением данных.

Какие компании сегодня используют технологию ZK Proof?

Существует множество отраслей, которые осознали ценность и важность технологии ZKP для улучшения мер безопасности и конфиденциальности для своих клиентов. В частности, в секторах финансовых услуг и ИТ наблюдается значительное внедрение этой технологии: такие компании, как Alibaba Group, Tencent Holdings, nChain Holdings, Ping An Insurance, IBM и Hangzhou Qulian Technology, используют ее в различных аспектах своей деятельности. Более того, все больше и больше банков внедряют ZKP в свои операции для соблюдения требований KYC и AML и других целей.

Помимо индустрии финансовых услуг, технология доказательства с нулевым разглашением также нашла применение в автомобильной и платежной отраслях. Toyota Motor лидирует по разнообразию приложений, за ней следуют Mastercard и Hitachi. Это показывает, что даже за пределами традиционных финансовых услуг компании используют ZKP для повышения мер безопасности.

Поскольку искусственный интеллект продолжает развиваться и все больше интегрироваться в различные сектора, потребность в машинном обучении, сохраняющем конфиденциальность, становится все более важной. Благодаря своей способности обрабатывать конфиденциальные данные без прямого доступа к ним, ZKP может играть жизненно важную роль в защите пользовательских данных, одновременно позволяя разрабатывать и совершенствовать приложения искусственного интеллекта.

Что будет дальше с доказательствами с нулевым разглашением?

В блокчейне ZKP будут продолжать играть решающую роль в решении проблем конфиденциальности и обеспечении безопасных транзакций. Внедрение накопителей с нулевым разглашением, zk-SNARK и zk-STARK, будет способствовать повышению эффективности, производительности и конфиденциальности сетей блокчейнов.

Кроме того, применение ZK-доказательств для децентрализованной аутентификации даст пользователям возможность контролировать свои личные данные и защищать свою цифровую личность. Интеграция этих протоколов в процедуры аутентификации повысит безопасность и упростит процесс входа в систему.

Будущее протоколов с нулевым разглашением также многообещающе в таких областях, как здравоохранение, системы электронного голосования, шифрование данных и аналитика, сохраняющая конфиденциальность. По мере развития и распространения технологии сценарии использования и варианты использования ZKP будут продолжать расширяться.

Как расширить внедрение технологии ZK?

Хотя технология ZK обладает огромным потенциалом для революции в различных отраслях, включая блокчейн и цифровую идентификацию, ее внедрение остается ограниченным. Одной из основных причин этого является отсутствие удобных для пользователя ресурсов и инструментов, которые могли бы помочь разработчикам легко интегрировать технологию ZK в свои проекты. Сложность схем ZK и ручной процесс разработки также усугубляют проблемы, с которыми сталкиваются разработчики.

Чтобы технология ZK полностью раскрыла свой потенциал, крайне важно, чтобы пользователи и разработчики были осведомлены о ее преимуществах и возможностях. Это включает в себя разбиение сложных концепций на более простые термины, которые могут быть легко поняты нетехническими людьми. Предоставляя доступные ресурсы, такие как документы, публикации в блогах и учебные материалы, отрасль может способствовать развитию культуры сотрудничества и инклюзивности, которая поощряет принятие рисков и инноваций.

Более того, существует также необходимость стандартизации при внедрении технологии ZK. Этого можно достичь с помощью устоявшихся передовых практик, которые упрощают процесс внедрения и сокращают время обучения разработчиков. Проекты могут создавать и распространять эти ресурсы через свои веб-сайты или другие общедоступные платформы, что облегчит разработчикам понимание и использование нулевого знания.

Кроме того, развитие децентрализованного рынка генераторов доказательств дает возможность передать создание доказательств на аутсорсинг, что снижает затраты и решает проблему обслуживания инфраструктуры. Это не только делает ZK более доступным, но и способствует его внедрению, снижая входной барьер для разработчиков.

Какие ZK-проекты в DeFi наиболее перспективны?

Одним из наиболее известных проектов, использующих ZK-доказательства, является Polygon. Эта платформа масштабирования Ethereum не только предоставляет инфраструктуру для разработки DeFi, но также стала лидером в области технологии доказательства ZK.

Еще один проект, в котором успешно интегрированы доказательства ZK, — это Immutable X. Используя особую форму доказательства ZK под названием StarkEx, Immutable X создал высокоэффективную и недорогую платформу для производства и торговли невзаимозаменяемыми токенами (NFT) и другими цифровыми активами. Несмотря на высокую перегрузку сети Ethereum, Immutable X смог поддерживать миллионы монет и сделок NFT с минимальными комиссиями.

Как упоминалось выше, помимо масштабируемости доказательства ZK также обеспечивают надежную защиту конфиденциальности. Это очевидно в таких проектах, как Zcash, которые используют ZK-SNARK для обеспечения безопасности транзакций. Поскольку сбор данных и наблюдение становятся все более распространенными в онлайн-взаимодействиях, потребность в решениях для сохранения конфиденциальности, таких как доказательства ZK, будет только расти.

Mina — еще один многообещающий проект, использующий технологию ZKproof. Используя модифицированный алгоритм доказательства доли под названием Ouroboros Samasika, Mina может защитить свой блокчейн, а также использовать доказательства ZK для проверки транзакций и поддержания анонимности. Этот уникальный подход сделал Mina по-настоящему децентрализованной и масштабируемой платформой, предлагающей экономические стимулы для участия.

Наконец, сотрудничество между dYdX и решением StarkWare StarkEx L2 привело к созданию современной децентрализованной платформы для торговли криптовалютой. Используя технологию объединения ZK, эта платформа обеспечивает молниеносную скорость транзакций и значительно снижает комиссию за газ в сети Ethereum. Сосредоточив внимание на образовании и передовых вопросах торговли, dYdX позиционирует себя как лидер в сфере DeFi.

Часто задаваемые вопросы

Являются ли ЗКП квантовоустойчивыми?

Нет, более ранние формы технологии с нулевым разглашением не являются квантово-устойчивыми. Однако существуют предложенные формулировки и реализации ZKP, которые являются квантовобезопасными. Они используют более продвинутые криптографические методы, такие как общие хеш-функции, вместо традиционной криптографии инфраструктуры открытых ключей (PKI).

Каков реальный пример ZKP?

ZKP позволяют пользователям проверять транзакции анонимно, не раскрывая никаких личных данных. Например, при сделке с недвижимостью покупатель может доказать, что он может позволить себе покупку, не раскрывая реквизиты своего банковского счета.

Что такое соблюдение KYC?

KYC означает «Знай своего клиента». Это процесс, используемый финансовыми учреждениями и другими предприятиями для подтверждения личности клиентов и оценки потенциальных рисков незаконных намерений, таких как отмывание денег или финансирование терроризма. Это помогает гарантировать, что их услугами пользуются только законные клиенты.

Смотрите также

2024-01-05 17:14