zk-SNARK: كيف يتم استخدامه في العملات المشفرة

على الرغم من أن معاملات العملة المشفرة لا ترتبط بشكل مباشر بالهويات الشخصية، إلا أنه يمكن عادةً تتبعها بسبب تسجيلها على blockchain العامة. للتحايل على إمكانية التتبع هذه، يلزم وجود فئة متخصصة من العملات المشفرة تُعرف باسم عملة الخصوصية. تستخدم عملات الخصوصية أساليب مختلفة لضمان عدم الكشف عن هويتك، إحدى التقنيات البارزة هي تقنية zk-SNARKs.

تمثل هذه التقنية مكونًا رئيسيًا في النظام البيئي blockchain، حيث ترمز إلى الكتل المترابطة في دفتر الأستاذ الرقمي الذي تستخدمه العملات المشفرة مثل Bitcoin أو Ethereum. ويؤكد على أمن البيانات والتشفير، حيث تلعب العقد المتصلة دورًا حاسمًا في قطاع التكنولوجيا المالية (fintech)، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة رقمية معقدة ومجردة.

بالنسبة للأفراد الذين يستكشفون استخدام عملات الخصوصية، سواء للمعاملات الشخصية أو كاستثمار في العملة المشفرة، فمن الضروري فهم التكنولوجيا الأساسية. تعد zk-SNARKs، على الرغم من تعقيدها، جانبًا محوريًا لهذه التكنولوجيا. يهدف هذا الدليل إلى إزالة الغموض عن عملات zk-SNARK، وشرح دورها ووظيفتها في مجال عملات الخصوصية.

ما هو zk-SNARK؟

يمثل zk-SNARKs، وهو اختصار لـ Zero-Knowledge Succint Non-Interactive Argument of Knowledge، شكلاً متطورًا من إثبات التشفير، مما يمكّن المُبرهن من التحقق من صحة البيان دون الكشف عن أي تفاصيل محددة حول البيان نفسه. تعد هذه التقنية حجر الزاوية في عالم تطبيقات blockchain التي تركز على الخصوصية، مما يضمن سرية المعاملات دون المساس بسلامة البيانات وإمكانية التحقق منها.

في جوهرها، تحافظ zk-SNARKs على مبدأ المعرفة الصفرية، مما يعني أن المُثبِّت يمكنه التحقق من صحة المطالبة دون الكشف عن المعلومات الفعلية. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية في سيناريوهات مثل إثبات رصيد حساب كافٍ لمعاملة ما دون الكشف عن المبلغ الدقيق أو التحقق من الهوية دون الكشف عن البيانات الشخصية.

يشير الجانب "الموجز" في zk-SNARKs إلى حجم الدليل الصغير وعملية التحقق السريعة، مما يجعلها فعالة وعملية لتطبيقات blockchain. كما أن طبيعتها غير التفاعلية تزيد من تبسيط العملية، لأنها لا تتطلب تواصلًا مستمرًا بين المثبت والمتحقق.

تعد zk-SNARK جزءًا لا يتجزأ من الخصوصية في العملات المشفرة، خاصة في سلاسل الكتل العامة حيث تكون تفاصيل المعاملات شفافة عادةً. على سبيل المثال، تستخدم Zcash ، وهي عملة مشفرة تركز على الخصوصية، zk-SNARKs للتحقق من صحة المعاملات مع إخفاء تفاصيل المشاركين مثل العناوين وقيم المعاملات.

لقد تطور تطوير zk-SNARKs منذ ذكره مبكرًا في البحث الأكاديمي، مع مساهمات كبيرة من شخصيات مثل أليساندرو كييزا ، المؤسس المشارك لـ Zcash. وينعكس هذا التطور في التطبيقات العملية لـ zk-SNARKs، والتي أصبحت الآن محورية في ضمان خصوصية المعاملات وأمانها في مساحة blockchain.

باختصار، توفر zk-SNARKs أداة قوية للحفاظ على الخصوصية والأمان في معاملات blockchain، وتحقيق التوازن بين السرية والحاجة إلى التحقق في التفاعلات الرقمية.

ما هي المعرفة الصفرية؟

المعرفة الصفرية هي مفهوم في التشفير يركز على الحد الأدنى من مشاركة المعلومات أثناء التحقق من البيانات. يتعلق الأمر بإنشاء البراهين التي تحد من نقل البيانات.

بدأ العمل التأسيسي في هذا المجال مع ورقة بحثية صدرت في الثمانينات بعنوان "تعقيد المعرفة لأنظمة الإثبات التفاعلية". استكشفت هذه الورقة كيفية استخدام المعرفة في البراهين بين الأنظمة التفاعلية، مما ساهم في فهمنا للتعامل مع المعرفة في علوم الكمبيوتر.

تعود جذور هذا البحث إلى ورقة ستيفن كوك المؤثرة عام 1971، بعنوان "اكتمال إجراءات إثبات النظرية"، والتي بحثت في تعقيد الخوارزميات. وبالمثل، ركزت ورقة التعقيد المعرفي على تحديد حدود المعرفة في البراهين.

من الناحية العملية، تتعلق المعرفة الصفرية بالمصادقة في اتصالات البرامج. عندما تتفاعل الأنظمة، ويحتاج أحدها إلى إثبات مطالبة لآخر، توفر المعرفة الصفرية طرقًا للقيام بذلك بشكل آمن، مع الحد الأدنى من تسرب البيانات.

على سبيل المثال، في النهج الأساسي، قد يثبت النظام معرفة كلمة المرور عن طريق إرسالها مباشرة. لكن تهدف بروتوكولات المعرفة الصفرية إلى التحقق من صحة مثل هذه الادعاءات باستخدام الحد الأدنى من المعلومات، وتجنب النقل المباشر لكلمة المرور. تعتمد هذه البروتوكولات على الاحتمالية لضمان دقة المصادقة.

تتضمن البراهين التفاعلية حوارًا مستمرًا بين المثبت والمتحقق. في إثباتات المعرفة الصفرية، يتم ضغط هذا التفاعل في حزمة واحدة آمنة، مما يسمح بالتحقق غير التفاعلي.

تم توضيح مفهوم إثباتات المعرفة الصفرية غير التفاعلية لأول مرة في ورقة بحثية عام 1988، مما أدى إلى مزيد من التطورات مثل SNARKs (حجج المعرفة غير التفاعلية المختصرة). وقد تم تحسين هذه المفاهيم بشكل مستمر منذ تقديمها.

التطبيق العملي لهذه الأفكار هو بروتوكول بينوكيو، الذي تم اقتراحه في عام 2013. فهو يسمح بالتحقق العام من الحسابات من خلال مصادر غير موثوقة. تطورت هذه المفاهيم إلى أنظمة أكثر تعقيدًا، على الرغم من أنها لا تزال صعبة الفهم بشكل كامل بسبب تعقيدها الرياضي وحداثتها.

لا يزال zk-SNARK مجالًا متطورًا، مع البحث والتنفيذ المستمر. يتم استكشاف تطبيقاته في أنظمة مختلفة، مما يجعله مجالًا مهمًا للاهتمام في مجال التشفير. دعونا نتعمق أكثر في كيفية عمل zk-SNARK، مع التركيز على تطبيقاته العملية بدلاً من الرياضيات المعقدة التي تقف وراءه.

كيف تعمل zk-SNARKs

في عالم العملات المشفرة، تلعب zk-SNARKs دورًا محوريًا في التحقق من صحة المعاملات مع الحفاظ على الخصوصية. تسمح أدوات التشفير هذه لمرسل المعاملة بإثبات استيفائه لجميع الشروط الضرورية – مثل امتلاك أموال كافية والمفتاح الخاص الصحيح – دون الكشف عن أي تفاصيل حساسة مثل العناوين أو مبالغ المعاملة. يتم تحقيق ذلك عن طريق تشفير قواعد إجماع معينة لـ blockchain في zk-SNARKs.

يتحقق zk-SNARK بشكل أساسي من حدوث عملية حسابية معينة، ويحول الحساب الأصلي إلى تنسيق رياضي محدد للغاية من خلال سلسلة من التحويلات. على سبيل المثال، عند إثبات حيازة كلمة المرور، يتم تغيير المطالبة الفعلية إلى ما يعادلها وظيفيًا، مثل تشغيل كلمة المرور ذات النص العادي من خلال خوارزمية التجزئة. تعد عملية التحويل هذه أمرًا بالغ الأهمية، حيث تقوم بتحويل الوظيفة إلى تنسيق يمكن التحقق منه بكفاءة دون الكشف عن البيانات الأصلية.

لإنتاج zk-SNARK، يقوم المُثبِّت بإنشاء معادلات متعددة الحدود تعمل بمثابة ألغاز تشفير. تعتبر هذه المعادلات ضرورية لـ zk-SNARKs، مما يخلق طريقة آمنة لنقل الحقيقة دون الكشف عنها. تعتبر العشوائية أمرًا بالغ الأهمية في هذه العملية، حيث تضيف جانبًا فريدًا لكل دليل وتمنع الهندسة العكسية.

تلعب التوقيعات الرقمية أيضًا دورًا حاسمًا في كيفية عمل zk-SNARKs. يقوم المُثبت بإنشاء زوج من المفاتيح (العامة والخاصة) ويستخدم المفتاح الخاص لتوقيع المعاملة. يتم بعد ذلك تشفير هذه المعاملة في zk-SNARK، مما يوفر دليلًا رياضيًا على صحتها. عندما يتم إرسال هذا الدليل، إلى جانب المفتاح العام، إلى المدقق، يمكنه تأكيد صحة المعاملة بسرعة وكفاءة دون الحصول على أي معلومات إضافية عنها.

باختصار، تمزج zk-SNARKs بين التحولات الرياضية المعقدة والمعادلات متعددة الحدود والتوقيعات الرقمية لتمكين التحقق الآمن والخاص من المعاملات على شبكات blockchain. لا تعمل هذه التقنية على تعزيز الخصوصية في معاملات العملات المشفرة فحسب، بل تفتح أيضًا إمكانيات جديدة في الحوسبة الآمنة وغير الموثوقة.

التطبيقات الرئيسية لـ zk-SNARKs

تلعب zk-SNARKs دورًا حاسمًا في تعزيز الخصوصية والأمان في المشهد الرقمي، مع تأثيرها المحسوس في مختلف المجالات. فيما يلي نظرة على بعض المجالات الرئيسية التي تُحدث فيها zk-SNARK فرقًا كبيرًا:

Blockchain والعقود الذكية

في عالم blockchain، تلعب zk-SNARK دورًا فعالًا في تسهيل المعاملات الخاصة التي يمكن التحقق منها في دفاتر الأستاذ العامة. هذه التكنولوجيا هي الجوهرة المخفية التي تسمح بإجراء معاملات مجهولة المصدر على شبكات البلوكشين، مما يضمن الخصوصية والنزاهة.

التحقق من الهوية

لدى zk-SNARKs القدرة على إحداث ثورة في الطريقة التي نتحقق بها من الهوية. إنها تتيح سيناريوهات حيث يمكنك إثبات عمرك أو جنسيتك دون الحاجة إلى الكشف عن تفاصيل محددة مثل تاريخ ميلادك أو رقم جواز السفر، مما يضمن الخصوصية في تحديد الهوية الشخصية.

المعاملات المالية الآمنة

مع تزايد التهديد بانتهاكات البيانات، أصبحت zk-SNARKs بمثابة معقل للخصوصية للأنشطة المالية عبر الإنترنت. إنهم يقومون بحماية المعاملات المالية، والتأكد من أن البيانات المالية الحساسة تظل سرية.

خصوصية البيانات في الرعاية الصحية

في قطاع الرعاية الصحية، حيث تكون سجلات المرضى عرضة للتهديدات السيبرانية، توفر zk-SNARKs حلاً قويًا. يقومون بتشفير السجلات الطبية، والتأكد من أن هذه المعلومات الحساسة لا يمكن الوصول إليها إلا للمرضى ومقدمي الرعاية الصحية المعتمدين.

تسلط هذه التطبيقات الضوء على الطبيعة التحويلية والمتعددة الاستخدامات لـ zk-SNARKs في حماية الخصوصية والأمن عبر مجموعة من القطاعات، مما يدل على أهميتها في بناء عالم رقمي أكثر أمانًا.

ما هي العملات التي تستخدم zk-SNARKs؟

يستخدم تشفير SNARK، والذي يشار إليه عادة باسم عملة الخصوصية، تقنية zk-SNARKs لتعزيز خصوصية المستخدم داخل مساحة العملة المشفرة. يتضمن هذا النوع من العملات المشفرة أمثلة معروفة مثل:

زي كاش (ZEC)
الحافة (XVG)
مونيرو (XMR)
داش (داش)
شعاع (شعاع)
هورايزن (ZEN)
بايت كوين (BCN)

مصدر القلق الرئيسي مع zk-SNARKs هو ضعف المفتاح الخاص. إذا تم اختراقها، فقد يؤدي ذلك إلى إنشاء أدلة احتيالية، مما قد يؤدي إلى تمكين إنتاج وإساءة استخدام عملات الخصوصية المزيفة.

بعيدًا عن العملات المشفرة، تجد zkSNARKs تطبيقات في مجالات مختلفة:

التحقق من الهوية : تتيح التحقق من بيانات اعتماد المستخدم دون الحاجة إلى كلمات مرور أو مستندات تقليدية مثل جوازات السفر أو شهادات الميلاد، وبالتالي حماية المعلومات الشخصية الحساسة.
أنظمة التصويت : يمكن لـ zkSNARKs التحقق من صحة هويات الناخبين مع الحفاظ على عدم الكشف عن هويتهم، مما يضمن خصوصية الناخبين حتى لو تم الكشف عن معلومات الاقتراع.
ضغط البيانات : هذا التطبيق رائع بشكل خاص ويستحق المزيد من الاستكشاف.

من الأمثلة العملية على zkSNARKs المستخدمة هوFilecoin ، وهي شبكة تخزين لامركزية تشبه Dropbox القائم على blockchain. في هذا النظام البيئي، يجب على موفري التخزين (أو "المثبتين") إثبات تخزين البيانات بشكل مناسب على السلسلة لعقد الشبكة ("المتحققون"). يمكن أن تكون هذه العملية، التي تعد ضرورية لضمان سلامة البيانات وأمنها، كثيفة الاستخدام للموارد.

توضح Filecoin أن حجم مزودي تخزين البيانات الذين يحتاجون إلى التحقق من صحتها كبير ويتزايد باستمرار. للحفاظ على كفاءة العمليات وقابلية التوسع، تتطلب الشبكة حلاً للتحقق السريع والقوي. تقدم zk-SNARKs هذا الحل عن طريق تقليل الوقت والبيانات المطلوبة للتحقق من التخزين بشكل كبير.

بالنسبة لموفري التخزين على شبكة Filecoin، تعمل zk-SNARKs على تقليل حجم نقل البيانات اللازمة لإثبات التخزين، وبالتالي تقليل تكاليف التشغيل وتعزيز كفاءة الشبكة بشكل عام.

نقد zk-SNARKs

على الرغم من أن zk-SNARKs ثورية، إلا أنها تأتي مع مجموعة التحديات الخاصة بها. أحد المخاوف الرئيسية هو الثغرة الأمنية المحتملة المتعلقة بالمفتاح الخاص المستخدم في إعداد بروتوكول الإثبات. إذا تم اختراق هذا المفتاح، فقد يؤدي ذلك إلى إنشاء أدلة كاذبة ولكنها تبدو صالحة، مما يسمح بأنشطة تزييف، مثل الإنشاء غير المصرح به لرموز Zcash. وللتخفيف من هذه المخاطر، نفذت Zcash بروتوكول إثبات معقدًا، يشمل أطرافًا متعددة لتقليل فرص التزييف.

هناك مشكلة أخرى أثيرت مع Zcash تتعلق بنموذجها الاقتصادي. في مراحلها الأولى، قدمت Zcash ما يعرف بـ "ضريبة المؤسس"، حيث تم تخصيص 20% من الرموز الملغومة للمطورين. وقد أثار هذا الجانب انتقادات، حيث اقترح البعض أنه قد يؤدي إلى إنشاء عدد غير معلوم من رموز Zcash، مما يجعل من الصعب التأكد من العدد الإجمالي للرموز المتداولة.

استجابة لهذه المخاوف، وخاصة مسألة الإعداد الموثوق به في zk-SNARKs، تم بذل الجهود لتعزيز التكنولوجيا. منذ عام 2019، يعمل فريق تطوير يُدعى Suterusu على متغير يسمى zK-ConSNARK. يدعي هذا الابتكار أنه يلغي الحاجة إلى إعداد موثوق به، وبالتالي تعزيز الجانب الأمني. ويهدف إلى توسيع نطاق حماية الخصوصية ليشمل سلاسل الكتل السائدة، مثل Bitcoin، ويفتخر بامتلاكه أدنى معدل تضخم بين العملات المشفرة الحالية، مما يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في تطور تقنية zk-SNARK.

يرجى ملاحظة أن Plisio يقدم لك أيضًا:

قم بإنشاء فواتير تشفير بنقرتين and قبول التبرعات المشفرة

12 تكاملات

6 مكتبات لغات البرمجة الأكثر شيوعًا

19 عملات مشفرة و 12 بلوكشين