zk-SNARK: cómo se usa en criptomonedas

zk-SNARK: cómo se usa en criptomonedas

Las transacciones de criptomonedas, aunque no están directamente vinculadas a identidades personales, normalmente pueden rastrearse debido a su registro en una cadena de bloques pública. Para eludir esta trazabilidad, se requiere una categoría especializada de criptomoneda conocida como moneda de privacidad. Las monedas de privacidad emplean varios métodos para garantizar el anonimato, una técnica notable es la tecnología zk-SNARK.

Esta tecnología representa un componente clave en el ecosistema blockchain, simbolizando los bloques interconectados en un libro de contabilidad digital utilizado por criptomonedas como Bitcoin o Ethereum. Hace hincapié en la seguridad y el cifrado de los datos, y los nodos conectados desempeñan un papel crucial en el sector de la tecnología financiera (fintech), creando una red digital intrincada y abstracta.

Para las personas que exploran el uso de monedas de privacidad, ya sea para transacciones personales o como inversión en criptomonedas, es crucial comprender la tecnología subyacente. zk-SNARKs, aunque complejo, es un aspecto fundamental de esta tecnología. Esta guía tiene como objetivo desmitificar los zk-SNARK, explicando su papel y funcionalidad en el ámbito de las monedas de privacidad.

¿Qué es zk-SNARK?

Los zk-SNARK, acrónimo de Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, representan una forma sofisticada de prueba criptográfica que permite al demostrador verificar la verdad de una declaración sin revelar ningún detalle específico sobre la declaración en sí. Esta tecnología es una piedra angular en el ámbito de las aplicaciones blockchain centradas en la privacidad, ya que garantiza la confidencialidad de las transacciones sin comprometer la integridad y verificabilidad de los datos.

En esencia, los zk-SNARK mantienen el principio de conocimiento cero, lo que significa que el probador puede validar una afirmación sin exponer la información real. Esto es crucial en escenarios como demostrar suficiente saldo de cuenta para una transacción sin revelar el monto exacto o verificar la identidad sin revelar datos personales.

El aspecto "conciso" de zk-SNARK se refiere al pequeño tamaño de la prueba y al rápido proceso de verificación, lo que los hace eficientes y prácticos para aplicaciones blockchain. Su naturaleza no interactiva simplifica aún más el proceso, ya que no requiere comunicación continua entre el probador y el verificador.

Los zk-SNARK son parte integral de la privacidad en las criptomonedas, particularmente en las cadenas de bloques públicas donde los detalles de las transacciones suelen ser transparentes. Por ejemplo, Zcash , una criptomoneda centrada en la privacidad, emplea zk-SNARK para validar transacciones mientras mantiene ocultos los detalles de los participantes, como direcciones y valores de transacción.

El desarrollo de zk-SNARK ha evolucionado desde sus primeras menciones en la investigación académica, con importantes contribuciones de figuras como Alessandro Chiesa , cofundador de Zcash. Esta evolución se refleja en las aplicaciones prácticas de zk-SNARK, que ahora son fundamentales para garantizar la privacidad y seguridad de las transacciones en el espacio blockchain.

En resumen, los zk-SNARK ofrecen una poderosa herramienta para mantener la privacidad y la seguridad en las transacciones blockchain, logrando un equilibrio entre la confidencialidad y la necesidad de verificación en las interacciones digitales.

¿Qué es el conocimiento cero?

El conocimiento cero es un concepto en criptografía que se centra en el intercambio mínimo de información durante la verificación de declaraciones. Se trata de crear pruebas que limiten la transferencia de datos.

El trabajo fundamental en esta área comenzó con el artículo de la década de 1980 "Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems". Este artículo exploró cómo se utiliza el conocimiento en pruebas entre sistemas interactivos, contribuyendo a nuestra comprensión del manejo del conocimiento en informática.

Esta investigación tiene sus raíces en el influyente artículo de Stephen Cook de 1971, "La integridad de los procedimientos de demostración de teoremas", que profundizó en la complejidad de los algoritmos. De manera similar, el artículo sobre la complejidad del conocimiento se centró en definir los límites del conocimiento en las pruebas.

En términos prácticos, el conocimiento cero se relaciona con la autenticación en la comunicación de software. Cuando los sistemas interactúan y uno necesita demostrar un reclamo a otro, el conocimiento cero ofrece métodos para hacerlo de forma segura, con una mínima fuga de datos.

Por ejemplo, en un enfoque básico, un sistema podría demostrar que conoce una contraseña transmitiéndola directamente. Pero los protocolos de conocimiento cero tienen como objetivo validar afirmaciones como estas con información mínima, evitando la transmisión directa de contraseñas. Estos protocolos se basan en la probabilidad para garantizar que la autenticación sea probablemente precisa.

Las pruebas interactivas implican un diálogo continuo entre el probador y el verificador. En las pruebas de conocimiento cero, esta interacción se compacta en un paquete único y seguro, lo que permite una verificación no interactiva.

El concepto de pruebas de conocimiento cero no interactivas se demostró por primera vez en un artículo de 1988, lo que llevó a desarrollos posteriores como los SNARK (Argumentos sucintos de conocimiento no interactivos). Estos conceptos se han perfeccionado continuamente desde su introducción.

Una aplicación práctica de estas ideas es el protocolo Pinocho, propuesto en 2013. Permite la verificación pública de cálculos realizados por fuentes no confiables. Estos conceptos han evolucionado hacia sistemas más complejos, aunque siguen siendo difíciles de entender debido a su complejidad matemática y novedad.

zk-SNARK sigue siendo un campo en desarrollo, con investigación e implementación en curso. Sus aplicaciones se están explorando en varios sistemas, lo que la convierte en un área de interés importante en la criptografía. Profundicemos en cómo funciona zk-SNARK, centrándonos en sus aplicaciones prácticas en lugar de en las complejas matemáticas detrás de él.

Cómo funcionan los zk-SNARK

En el ámbito de las criptomonedas, los zk-SNARK desempeñan un papel fundamental en la validación de transacciones manteniendo la privacidad. Estas herramientas criptográficas permiten al remitente de una transacción demostrar que cumple con todas las condiciones necesarias (como poseer fondos suficientes y la clave privada correcta) sin revelar ningún detalle confidencial como direcciones o montos de la transacción. Esto se logra codificando ciertas reglas de consenso de la cadena de bloques en zk-SNARK.

zk-SNARK fundamentalmente verifica que se haya producido un cálculo específico, transformando el cálculo original en un formato matemático muy específico a través de una serie de transformaciones. Por ejemplo, al demostrar la posesión de una contraseña, el reclamo real se transforma en un equivalente funcional, como ejecutar la contraseña en texto plano a través de un algoritmo hash. Este proceso de transformación es crucial, ya que convierte una función a un formato que se puede verificar de manera eficiente sin revelar los datos originales.

Para producir un zk-SNARK, el probador genera ecuaciones polinómicas que actúan como acertijos criptográficos. Estas ecuaciones son esenciales para zk-SNARK, ya que crean un método seguro para transmitir la verdad sin revelarla. La aleatoriedad es crucial en este proceso, ya que agrega un aspecto único a cada prueba y evita la ingeniería inversa.

Las firmas digitales también desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento de los zk-SNARK. El probador genera un par de claves (pública y privada) y utiliza la clave privada para firmar una transacción. Luego, esta transacción se codifica en un zk-SNARK, lo que proporciona una prueba matemática de su validez. Cuando esta prueba, junto con la clave pública, se envía al verificador, este puede confirmar la validez de la transacción de manera rápida y eficiente sin obtener ninguna información adicional al respecto.

En resumen, los zk-SNARK combinan transformaciones matemáticas complejas, ecuaciones polinómicas y firmas digitales para permitir la verificación de transacciones segura y privada en redes blockchain. Esta tecnología no sólo mejora la privacidad en las transacciones de criptomonedas, sino que también abre nuevas posibilidades en informática segura y sin confianza.

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Aplicaciones clave de zk-SNARK

Los zk-SNARK están desempeñando un papel crucial en la mejora de la privacidad y la seguridad en el panorama digital, y su impacto se siente en varios campos. A continuación se muestran algunas de las áreas clave en las que los zk-SNARK están marcando una diferencia significativa:

Blockchain y contratos inteligentes

En el mundo de blockchain, los zk-SNARK son fundamentales para facilitar transacciones privadas pero verificables en libros de contabilidad públicos. Esta tecnología es la joya escondida que permite transacciones anónimas en redes blockchain, garantizando tanto la privacidad como la integridad.

Verificación de identidad

Los zk-SNARK tienen el potencial de revolucionar la forma en que verificamos la identidad. Permiten escenarios en los que puedes probar tu edad o nacionalidad sin tener que revelar detalles específicos como tu fecha de nacimiento o número de pasaporte, lo que garantiza la privacidad en la identificación personal.

Transacciones financieras seguras

Con la creciente amenaza de filtraciones de datos, los zk-SNARK se erigen como un bastión de la privacidad para las actividades financieras en línea. Protegen las transacciones financieras y se aseguran de que los datos financieros confidenciales permanezcan confidenciales.

Privacidad de datos en la atención sanitaria

En el sector de la salud, donde los registros de los pacientes son vulnerables a las amenazas cibernéticas, los zk-SNARK proporcionan una solución sólida. Cifran los registros médicos, asegurándose de que solo los pacientes y sus proveedores de atención médica autorizados puedan acceder a esta información confidencial.

Estas aplicaciones resaltan la naturaleza transformadora y versátil de los zk-SNARK a la hora de proteger la privacidad y la seguridad en una variedad de sectores, lo que demuestra su importancia en la construcción de un mundo digital más seguro.

¿Qué monedas utilizan zk-SNARK?

La criptomoneda SNARK, comúnmente conocida como moneda de privacidad, utiliza la tecnología zk-SNARK para mejorar la privacidad del usuario dentro del espacio de las criptomonedas. Este tipo de criptomoneda incluye ejemplos muy conocidos como:

Una de las principales preocupaciones de los zk-SNARK es la vulnerabilidad de la clave privada. Si se ve comprometida, puede dar lugar a la creación de pruebas fraudulentas, lo que podría permitir la producción y el uso indebido de monedas de privacidad falsificadas.

Más allá de las criptomonedas, los zkSNARK encuentran aplicaciones en varios dominios:

  • Verificación de identidad : Permiten verificar las credenciales de los usuarios sin necesidad de contraseñas ni documentos tradicionales como pasaportes o certificados de nacimiento, protegiendo así la información personal sensible.
  • Sistemas de votación : zkSNARK puede validar las identidades de los votantes manteniendo el anonimato, garantizando la privacidad de los votantes incluso si se divulga la información de la boleta.
  • Compresión de datos : esta aplicación es particularmente fascinante y merece una mayor exploración.

Un ejemplo práctico de zkSNARK en uso esFilecoin , una red de almacenamiento descentralizada similar a un Dropbox basado en blockchain. En este ecosistema, los proveedores de almacenamiento (o "probadores") deben demostrar un almacenamiento de datos en cadena adecuado a los nodos de la red (los "verificadores"). Este proceso, crucial para garantizar la integridad y seguridad de los datos, puede consumir muchos recursos.

Filecoin explica que el volumen de datos que los proveedores de almacenamiento deben validar es sustancial y aumenta constantemente. Para mantener operaciones eficientes y escalabilidad, la red requiere una solución para una verificación rápida y sólida. Los zk-SNARK ofrecen esta solución al reducir significativamente el tiempo y los datos necesarios para la verificación del almacenamiento.

Para los proveedores de almacenamiento en la red Filecoin, los zk-SNARK disminuyen el volumen de transferencia de datos necesario para la prueba de almacenamiento, lo que reduce los costos operativos y mejora la eficiencia general de la red.

Críticas a zk-SNARK

Los zk-SNARK, si bien son revolucionarios, presentan sus propios desafíos. Una preocupación importante es la posible vulnerabilidad relacionada con la clave privada utilizada para configurar el protocolo de prueba. Si esta clave se viera comprometida, podría dar lugar a la creación de pruebas falsas pero aparentemente válidas, lo que permitiría actividades de falsificación, como la generación no autorizada de tokens Zcash. Para mitigar este riesgo, Zcash ha implementado un protocolo de prueba complejo, que involucra a múltiples partes para minimizar las posibilidades de falsificación.

Otra cuestión que se ha planteado con Zcash se relaciona con su modelo económico. En sus primeras etapas, Zcash introdujo lo que se conoce como un "impuesto de fundador", donde el 20% de los tokens minados se asignaban a los desarrolladores. Este aspecto ha generado críticas, y algunos sugieren que podría conducir a la creación de un número no revelado de tokens Zcash, lo que dificultaría determinar el número total de tokens en circulación.

En respuesta a estas preocupaciones, y en particular a la cuestión de la configuración confiable en zk-SNARK, se han realizado esfuerzos para mejorar la tecnología. Desde 2019, un equipo de desarrollo llamado Suterusu ha estado trabajando en una variante llamada zK-ConSNARK. Esta innovación pretende eliminar la necesidad de una configuración confiable, reforzando así el aspecto de seguridad. Su objetivo es ampliar la protección de la privacidad a las principales cadenas de bloques, como Bitcoin, y se jacta de tener la tasa de inflación más baja entre las criptomonedas actuales, lo que representa un importante paso adelante en la evolución de la tecnología zk-SNARK.

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