zk-SNARK: Πώς χρησιμοποιείται σε κρυπτονομίσματα

Οι συναλλαγές κρυπτονομισμάτων, αν και δεν συνδέονται άμεσα με προσωπικές ταυτότητες, μπορούν συνήθως να εντοπιστούν λόγω της εγγραφής τους σε μια δημόσια αλυσίδα μπλοκ. Για να παρακαμφθεί αυτή η ιχνηλασιμότητα, απαιτείται μια εξειδικευμένη κατηγορία κρυπτονομισμάτων γνωστή ως νόμισμα απορρήτου. Τα νομίσματα απορρήτου χρησιμοποιούν διάφορες μεθόδους για τη διασφάλιση της ανωνυμίας, μια αξιοσημείωτη τεχνική είναι η τεχνολογία zk-SNARKs.

Αυτή η τεχνολογία αντιπροσωπεύει ένα βασικό στοιχείο στο οικοσύστημα της αλυσίδας μπλοκ, συμβολίζοντας τα διασυνδεδεμένα μπλοκ σε ένα ψηφιακό βιβλίο που χρησιμοποιείται από κρυπτονομίσματα όπως το Bitcoin ή το Ethereum. Δίνει έμφαση στην ασφάλεια και την κρυπτογράφηση δεδομένων, με τους συνδεδεμένους κόμβους να διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στον τομέα της χρηματοοικονομικής τεχνολογίας (fintech), δημιουργώντας ένα περίπλοκο και αφηρημένο ψηφιακό δίκτυο.

Για τα άτομα που εξερευνούν τη χρήση νομισμάτων απορρήτου, είτε για προσωπικές συναλλαγές είτε ως επένδυση σε κρυπτονομίσματα, είναι σημαντικό να κατανοήσουν την υποκείμενη τεχνολογία. Τα zk-SNARKs, αν και πολύπλοκα, είναι μια βασική πτυχή αυτής της τεχνολογίας. Αυτός ο οδηγός στοχεύει να απομυθοποιήσει το zk-SNARK, εξηγώντας τον ρόλο και τη λειτουργικότητά του στη σφαίρα των νομισμάτων απορρήτου.

Τι είναι το zk-SNARK;

Τα zk-SNARKs, ένα αρκτικόλεξο για το Μηδενικό Συνοπτικό Μη Αλληλεπιδραστικό Επιχείρημα Γνώσης, αντιπροσωπεύουν μια περίπλοκη μορφή κρυπτογραφικής απόδειξης, που επιτρέπει σε έναν δοκιμαστή να επαληθεύσει την αλήθεια μιας δήλωσης χωρίς να αποκαλύψει συγκεκριμένες λεπτομέρειες για την ίδια τη δήλωση. Αυτή η τεχνολογία αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο στη σφαίρα των εφαρμογών blockchain με επίκεντρο το απόρρητο, διασφαλίζοντας το απόρρητο των συναλλαγών χωρίς συμβιβασμούς στην ακεραιότητα και την επαληθευσιμότητα των δεδομένων.

Στον πυρήνα του, τα zk-SNARK διατηρούν την αρχή της μηδενικής γνώσης, που σημαίνει ότι ο prover μπορεί να επικυρώσει μια αξίωση χωρίς να αποκαλύψει τις πραγματικές πληροφορίες. Αυτό είναι κρίσιμο σε σενάρια όπως η απόδειξη επαρκούς υπολοίπου λογαριασμού για μια συναλλαγή χωρίς να αποκαλυφθεί το ακριβές ποσό ή η επαλήθευση της ταυτότητας χωρίς την αποκάλυψη προσωπικών δεδομένων.

Η «συνοπτική» πτυχή των zk-SNARK αναφέρεται στο μικρό μέγεθος απόδειξης και στη γρήγορη διαδικασία επαλήθευσης, καθιστώντας τα αποτελεσματικά και πρακτικά για εφαρμογές blockchain. Ο μη διαδραστικός χαρακτήρας τους απλοποιεί περαιτέρω τη διαδικασία, καθώς δεν απαιτεί συνεχή επικοινωνία μεταξύ του υπεύθυνου ελέγχου και του επαληθευτή.

Τα zk-SNARK αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι του απορρήτου στα κρυπτονομίσματα, ιδιαίτερα σε δημόσιες αλυσίδες μπλοκ όπου τα στοιχεία συναλλαγών είναι συνήθως διαφανή. Για παράδειγμα, το Zcash , ένα κρυπτονόμισμα που εστιάζει στο απόρρητο, χρησιμοποιεί zk-SNARK για την επικύρωση των συναλλαγών, ενώ διατηρεί κρυφά τα στοιχεία των συμμετεχόντων, όπως διευθύνσεις και τιμές συναλλαγών.

Η ανάπτυξη των zk-SNARKs έχει εξελιχθεί από τις πρώτες αναφορές στην ακαδημαϊκή έρευνα, με σημαντικές συνεισφορές από πρόσωπα όπως ο Alessandro Chiesa , συνιδρυτής του Zcash. Αυτή η εξέλιξη αντικατοπτρίζεται στις πρακτικές εφαρμογές των zk-SNARK, τα οποία είναι πλέον ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση του απορρήτου και της ασφάλειας των συναλλαγών στον χώρο του blockchain.

Συνοπτικά, τα zk-SNARK προσφέρουν ένα ισχυρό εργαλείο για τη διατήρηση του απορρήτου και της ασφάλειας στις συναλλαγές blockchain, επιτυγχάνοντας μια ισορροπία μεταξύ του απορρήτου και της ανάγκης για επαλήθευση στις ψηφιακές αλληλεπιδράσεις.

Τι είναι η μηδενική γνώση;

Η μηδενική γνώση είναι μια έννοια στην κρυπτογραφία που εστιάζει στην ελάχιστη ανταλλαγή πληροφοριών κατά την επαλήθευση δήλωσης. Πρόκειται για τη δημιουργία αποδείξεων που περιορίζουν τη μεταφορά δεδομένων.

Η θεμελιώδης εργασία σε αυτόν τον τομέα ξεκίνησε με την εργασία της δεκαετίας του 1980 «Γνωσιακή πολυπλοκότητα των διαδραστικών συστημάτων απόδειξης». Αυτή η εργασία διερεύνησε πώς η γνώση χρησιμοποιείται σε αποδείξεις μεταξύ διαδραστικών συστημάτων, συμβάλλοντας στην κατανόησή μας για το χειρισμό της γνώσης στην επιστήμη των υπολογιστών.

Αυτή η έρευνα εντοπίζει τις ρίζες της πίσω στην επιρροή εργασία του Stephen Cook του 1971, "The Completeness of Theorem Proving Procedures", η οποία εμβαθύνει στην πολυπλοκότητα των αλγορίθμων. Ομοίως, το έγγραφο πολυπλοκότητας γνώσης επικεντρώθηκε στον καθορισμό των ορίων της γνώσης στις αποδείξεις.

Πρακτικά, η μηδενική γνώση σχετίζεται με τον έλεγχο ταυτότητας στην επικοινωνία λογισμικού. Όταν τα συστήματα αλληλεπιδρούν και κάποιος χρειάζεται να αποδείξει μια αξίωση σε έναν άλλο, η μηδενική γνώση προσφέρει μεθόδους για να γίνει αυτό με ασφάλεια, με ελάχιστη διαρροή δεδομένων.

Για παράδειγμα, σε μια βασική προσέγγιση, ένα σύστημα μπορεί να αποδείξει τη γνώση ενός κωδικού πρόσβασης μεταδίδοντάς τον απευθείας. Αλλά τα πρωτόκολλα μηδενικής γνώσης στοχεύουν στην επικύρωση αξιώσεων όπως αυτές με ελάχιστες πληροφορίες, αποφεύγοντας την απευθείας μετάδοση κωδικού πρόσβασης. Αυτά τα πρωτόκολλα βασίζονται στην πιθανότητα να διασφαλίσουν ότι ο έλεγχος ταυτότητας είναι πιθανώς ακριβής.

Οι διαδραστικές αποδείξεις περιλαμβάνουν συνεχή διάλογο μεταξύ του επαληθευτή και του επαληθευτή. Σε αποδείξεις μηδενικής γνώσης, αυτή η αλληλεπίδραση συμπυκνώνεται σε ένα ενιαίο, ασφαλές πακέτο, επιτρέποντας τη μη διαδραστική επαλήθευση.

Η έννοια των μη διαδραστικών αποδείξεων μηδενικής γνώσης παρουσιάστηκε για πρώτη φορά σε μια εργασία του 1988, οδηγώντας σε περαιτέρω εξελίξεις όπως τα SNARKs (Συνοπτικά μη διαδραστικά επιχειρήματα της γνώσης). Αυτές οι έννοιες βελτιώνονται συνεχώς από την εισαγωγή τους.

Μια πρακτική εφαρμογή αυτών των ιδεών είναι το πρωτόκολλο Πινόκιο, που προτάθηκε το 2013. Επιτρέπει τη δημόσια επαλήθευση των υπολογισμών από μη αξιόπιστες πηγές. Αυτές οι έννοιες έχουν εξελιχθεί σε πιο περίπλοκα συστήματα, αν και παραμένουν δύσκολο να κατανοηθούν πλήρως λόγω της μαθηματικής πολυπλοκότητας και της καινοτομίας τους.

Το zk-SNARK εξακολουθεί να είναι ένα αναπτυσσόμενο πεδίο, με συνεχή έρευνα και εφαρμογή. Οι εφαρμογές του διερευνώνται σε διάφορα συστήματα, καθιστώντας το σημαντικό τομέα ενδιαφέροντος στην κρυπτογραφία. Ας εμβαθύνουμε στο πώς λειτουργεί το zk-SNARK, εστιάζοντας στις πρακτικές εφαρμογές του και όχι στα πολύπλοκα μαθηματικά πίσω από αυτό.

Πώς λειτουργούν τα zk-SNARK

Στη σφαίρα των κρυπτονομισμάτων, τα zk-SNARK παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επικύρωση των συναλλαγών διατηρώντας παράλληλα το απόρρητο. Αυτά τα κρυπτογραφικά εργαλεία επιτρέπουν στον αποστολέα μιας συναλλαγής να αποδείξει ότι πληρούν όλες τις απαραίτητες προϋποθέσεις – όπως η κατοχή επαρκών κεφαλαίων και το σωστό ιδιωτικό κλειδί – χωρίς να αποκαλύπτει ευαίσθητες λεπτομέρειες, όπως διευθύνσεις ή ποσά συναλλαγής. Αυτό επιτυγχάνεται με την κωδικοποίηση ορισμένων συναινετικών κανόνων του blockchain σε zk-SNARK.

Το zk-SNARK επαληθεύει βασικά ότι έχει συμβεί ένας συγκεκριμένος υπολογισμός, μετατρέποντας τον αρχικό υπολογισμό σε μια πολύ συγκεκριμένη μαθηματική μορφή μέσω μιας σειράς μετασχηματισμών. Για παράδειγμα, για την απόδειξη της κατοχής ενός κωδικού πρόσβασης, η πραγματική αξίωση μετατρέπεται σε λειτουργικό ισοδύναμο, όπως η εκτέλεση του κωδικού πρόσβασης απλού κειμένου μέσω ενός αλγόριθμου κατακερματισμού. Αυτή η διαδικασία μετασχηματισμού είναι ζωτικής σημασίας, καθώς μετατρέπει μια συνάρτηση σε μια μορφή που μπορεί να επαληθευτεί αποτελεσματικά χωρίς να αποκαλύπτονται τα αρχικά δεδομένα.

Για να δημιουργήσει ένα zk-SNARK, ο prover δημιουργεί πολυωνυμικές εξισώσεις που λειτουργούν ως κρυπτογραφικά παζλ. Αυτές οι εξισώσεις είναι απαραίτητες για τα zk-SNARK, δημιουργώντας μια ασφαλή μέθοδο για τη μετάδοση της αλήθειας χωρίς αποκάλυψη. Η τυχαιότητα είναι ζωτικής σημασίας σε αυτή τη διαδικασία, προσθέτοντας μια μοναδική πτυχή σε κάθε απόδειξη και αποτρέποντας την αντίστροφη μηχανική.

Οι ψηφιακές υπογραφές παίζουν επίσης κρίσιμο ρόλο στον τρόπο λειτουργίας των zk-SNARK. Ο prover δημιουργεί ένα ζεύγος κλειδιών (δημόσιο και ιδιωτικό) και χρησιμοποιεί το ιδιωτικό κλειδί για να υπογράψει μια συναλλαγή. Αυτή η συναλλαγή στη συνέχεια κωδικοποιείται σε ένα zk-SNARK, παρέχοντας μαθηματική απόδειξη της εγκυρότητάς της. Όταν αυτή η απόδειξη, μαζί με το δημόσιο κλειδί, αποστέλλεται στον επαληθευτή, μπορεί να επιβεβαιώσει την εγκυρότητα της συναλλαγής γρήγορα και αποτελεσματικά, χωρίς να αποκτήσει επιπλέον πληροφορίες σχετικά με αυτήν.

Συνοπτικά, τα zk-SNARK συνδυάζουν πολύπλοκους μαθηματικούς μετασχηματισμούς, πολυωνυμικές εξισώσεις και ψηφιακές υπογραφές για να επιτρέψουν την ασφαλή και ιδιωτική επαλήθευση συναλλαγών σε δίκτυα blockchain. Αυτή η τεχνολογία όχι μόνο ενισχύει το απόρρητο στις συναλλαγές κρυπτονομισμάτων, αλλά επίσης ανοίγει νέες δυνατότητες σε ασφαλή, αξιόπιστο υπολογισμό.

Βασικές εφαρμογές των zk-SNARKs

Τα zk-SNARK διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην ενίσχυση του απορρήτου και της ασφάλειας στο ψηφιακό τοπίο, με τον αντίκτυπό τους να είναι αισθητός σε διάφορους τομείς. Ακολουθεί μια ματιά σε μερικούς από τους βασικούς τομείς όπου τα zk-SNARK κάνουν σημαντική διαφορά:

Blockchain και έξυπνα συμβόλαια

Στον κόσμο του blockchain, τα zk-SNARK είναι καθοριστικά για τη διευκόλυνση των ιδιωτικών αλλά επαληθεύσιμων συναλλαγών σε δημόσια βιβλία. Αυτή η τεχνολογία είναι το κρυφό στολίδι που επιτρέπει ανώνυμες συναλλαγές σε δίκτυα blockchain, διασφαλίζοντας τόσο το απόρρητο όσο και την ακεραιότητα.

Επαλήθευση Ταυτότητας

Τα zk-SNARK έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο επαληθεύουμε την ταυτότητα. Επιτρέπουν σενάρια όπου μπορείτε να αποδείξετε την ηλικία ή την εθνικότητά σας χωρίς να χρειάζεται να αποκαλύψετε συγκεκριμένα στοιχεία όπως την ημερομηνία γέννησης ή τον αριθμό διαβατηρίου σας, διασφαλίζοντας το απόρρητο στην προσωπική σας ταυτότητα.

Ασφαλείς οικονομικές συναλλαγές

Με την αυξανόμενη απειλή παραβίασης δεδομένων, τα zk-SNARK αποτελούν προπύργιο προστασίας της ιδιωτικής ζωής για διαδικτυακές οικονομικές δραστηριότητες. Προστατεύουν τις οικονομικές συναλλαγές, διασφαλίζοντας ότι τα ευαίσθητα οικονομικά δεδομένα παραμένουν εμπιστευτικά.

Απόρρητο δεδομένων στην Υγεία

Στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης, όπου τα αρχεία ασθενών είναι ευάλωτα σε απειλές στον κυβερνοχώρο, τα zk-SNARK παρέχουν μια ισχυρή λύση. Κρυπτογραφούν τα ιατρικά αρχεία, διασφαλίζοντας ότι αυτές οι ευαίσθητες πληροφορίες είναι προσβάσιμες μόνο στους ασθενείς και τους εξουσιοδοτημένους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης τους.

Αυτές οι εφαρμογές υπογραμμίζουν τη μεταμορφωτική και ευέλικτη φύση των zk-SNARK στην προστασία του απορρήτου και της ασφάλειας σε μια σειρά τομέων, αποδεικνύοντας τη σημασία τους για την οικοδόμηση ενός πιο ασφαλούς ψηφιακού κόσμου.

Ποια νομίσματα χρησιμοποιούν zk-SNARK;

Το SNARK crypto, που συνήθως αναφέρεται ως νόμισμα απορρήτου, χρησιμοποιεί την τεχνολογία zk-SNARKs για να βελτιώσει το απόρρητο των χρηστών μέσα στον χώρο κρυπτονομισμάτων. Αυτός ο τύπος κρυπτονομισμάτων περιλαμβάνει γνωστά παραδείγματα όπως:

Zcash (ZEC)
Verge (XVG)
Monero (XMR)
Παύλα (DASH)
Δοκός (BEAM)
Horizen (ZEN)
Bytecoin (BCN)

Ένα πρωταρχικό μέλημα με τα zk-SNARK είναι η ευπάθεια του ιδιωτικού κλειδιού. Εάν παραβιαστεί, μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία πλαστών αποδείξεων, επιτρέποντας ενδεχομένως την παραγωγή και την κακή χρήση πλαστών νομισμάτων προστασίας της ιδιωτικής ζωής.

Πέρα από τα κρυπτονομίσματα, τα zkSNARK βρίσκουν εφαρμογή σε διάφορους τομείς:

Επαλήθευση ταυτότητας : Επιτρέπουν την επαλήθευση των διαπιστευτηρίων χρήστη χωρίς να χρειάζονται κωδικούς πρόσβασης ή παραδοσιακά έγγραφα όπως διαβατήρια ή πιστοποιητικά γέννησης, προστατεύοντας έτσι ευαίσθητες προσωπικές πληροφορίες.
Συστήματα ψηφοφορίας : Τα zkSNARK μπορούν να επικυρώσουν τις ταυτότητες των ψηφοφόρων διατηρώντας την ανωνυμία τους, διασφαλίζοντας το απόρρητο των ψηφοφόρων ακόμη και αν αποκαλυφθούν πληροφορίες ψηφοδελτίων.
Συμπίεση δεδομένων : Αυτή η εφαρμογή είναι ιδιαίτερα συναρπαστική και αξίζει περαιτέρω εξερεύνηση.

Ένα πρακτικό παράδειγμα των zkSNARK που χρησιμοποιούνται είναιτο Filecoin , ένα αποκεντρωμένο δίκτυο αποθήκευσης παρόμοιο με ένα Dropbox που βασίζεται σε blockchain. Σε αυτό το οικοσύστημα, οι πάροχοι αποθήκευσης (ή οι "provers") πρέπει να επιδείξουν την κατάλληλη αποθήκευση δεδομένων στην αλυσίδα στους κόμβους του δικτύου (τους "επαληθευτές"). Αυτή η διαδικασία, ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της ακεραιότητας και της ασφάλειας των δεδομένων, μπορεί να απαιτεί ένταση πόρων.

Το Filecoin εξηγεί ότι ο όγκος των παρόχων αποθήκευσης δεδομένων που πρέπει να επικυρώσουν είναι σημαντικός και συνεχώς αυξάνεται. Για να διατηρήσει αποτελεσματικές λειτουργίες και επεκτασιμότητα, το δίκτυο απαιτεί μια λύση για γρήγορη και ισχυρή επαλήθευση. Τα zk-SNARK προσφέρουν αυτή τη λύση μειώνοντας σημαντικά τον χρόνο και τα δεδομένα που απαιτούνται για την επαλήθευση αποθήκευσης.

Για τους παρόχους αποθήκευσης στο δίκτυο Filecoin, τα zk-SNARK μειώνουν τον όγκο μεταφοράς δεδομένων που απαιτείται για την απόδειξη αποθήκευσης, μειώνοντας έτσι το λειτουργικό κόστος και βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση του δικτύου.

Κριτική των zk-SNARKs

Οι zk-SNARK, αν και είναι επαναστατικοί, έρχονται με τις δικές τους προκλήσεις. Μια σημαντική ανησυχία είναι η πιθανή ευπάθεια που σχετίζεται με το ιδιωτικό κλειδί που χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του πρωτοκόλλου απόδειξης. Εάν αυτό το κλειδί παραβιαζόταν, θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία ψευδών αλλά φαινομενικά έγκυρων αποδείξεων, επιτρέποντας δραστηριότητες πλαστογραφίας, όπως η μη εξουσιοδοτημένη δημιουργία διακριτικών Zcash. Για να μετριάσει αυτόν τον κίνδυνο, η Zcash έχει εφαρμόσει ένα περίπλοκο πρωτόκολλο απόδειξης, στο οποίο συμμετέχουν πολλά μέρη για να ελαχιστοποιήσει τις πιθανότητες πλαστογραφίας.

Ένα άλλο ζήτημα που έχει τεθεί με την Zcash σχετίζεται με το οικονομικό της μοντέλο. Στα αρχικά του στάδια, το Zcash εισήγαγε αυτό που είναι γνωστό ως "φόρος ιδρυτή", όπου το 20% των εξορυσσόμενων κουπονιών κατανεμήθηκε στους προγραμματιστές. Αυτή η πτυχή έχει πυροδοτήσει επικρίσεις, με ορισμένους να υποδηλώνουν ότι θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία ενός άγνωστου αριθμού διακριτικών Zcash, καθιστώντας έτσι δύσκολο τον προσδιορισμό του συνολικού αριθμού των μάρκων σε κυκλοφορία.

Ως απάντηση σε αυτές τις ανησυχίες, και ιδιαίτερα στο θέμα της αξιόπιστης εγκατάστασης στα zk-SNARK, έχουν γίνει προσπάθειες για τη βελτίωση της τεχνολογίας. Από το 2019, μια ομάδα ανάπτυξης με το όνομα Suterusu εργάζεται σε μια παραλλαγή που ονομάζεται zK-ConSNARK. Αυτή η καινοτομία ισχυρίζεται ότι εξαλείφει την ανάγκη για μια αξιόπιστη εγκατάσταση, ενισχύοντας έτσι την πτυχή της ασφάλειας. Στοχεύει στην επέκταση της προστασίας της ιδιωτικής ζωής σε mainstream blockchains, όπως το Bitcoin, και μπορεί να υπερηφανεύεται ότι έχει το χαμηλότερο ποσοστό πληθωρισμού μεταξύ των τρεχόντων κρυπτονομισμάτων, αντιπροσωπεύοντας ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην εξέλιξη της τεχνολογίας zk-SNARK.

Σημειώστε ότι το Plisio σας προσφέρει επίσης:

Δημιουργήστε κρυπτογραφικά τιμολόγια με 2 κλικ and Αποδεχτείτε δωρεές κρυπτογράφησης

12 ενσωματώσεις

6 βιβλιοθήκες για τις πιο δημοφιλείς γλώσσες προγραμματισμού

19 κρυπτονομίσματα και 12 blockchain