اثبات دانش صفر (ZKP): رمزنگاری آینده که حریم خصوصی را حفظ می‌کند

اثبات‌های دانش صفر (ZKP) که یک پیشرفت انقلابی در رمزنگاری هستند، به یک طرف (اثبات‌کننده) اجازه می‌دهند تا طرف دیگر (تأییدکننده) را متقاعد کند که یک ادعای خاص درست است، بدون اینکه اطلاعات اساسی یا روش‌شناسی مورد استفاده برای رسیدن به اثبات را فاش کند. این قابلیت ویژه برای نشان دادن صحت یک ادعا به شخص دیگر بدون افشای اطلاعات خصوصی، تأثیرات گسترده‌ای بر بلاکچین، احراز هویت و برنامه‌های امنیتی و حریم خصوصی دارد.

مفهوم اثبات دانش صفر

مقاله پیشگامانه شافی گلدواسر، سیلویو میکالی و چارلز رکاف در سال ۱۹۸۵ با عنوان «پیچیدگی دانش سیستم‌های اثبات تعاملی» ایده اثبات‌های بدون دانش را معرفی کرد. ساختار بنیادی اثبات دانش صفر در این مقاله تعریف شد، که همچنین یک سیستم اثبات را پیشنهاد می‌کرد که در آن یک اثبات‌کننده می‌تواند یک تأییدکننده را در مورد اعتبار یک گزاره متقاعد کند، بدون اینکه چیزی بیش از خود اعتبار را آشکار کند. کامل بودن، صحت و بدون دانش عناصر اساسی هستند.

میزان اطلاعاتی که برای اثبات یک حقیقت باید به اشتراک گذاشته شود، به عنوان پیچیدگی دانش سیستم‌های اثبات تعاملی شناخته می‌شود. کاهش این پیچیدگی با توسعه فناوری ضروری است. این ایده به ویژه هنگام ایجاد پروتکل‌هایی که نیاز به دقت اثبات بالا با تعامل کم دارند، بسیار مهم است.

عملکرد اثبات دانش صفر

یک مثال از اثبات دانش صفر می‌تواند در روشن کردن پروتکل‌های دانش صفر مفید باشد. فرض کنید آلیس می‌خواهد نشان دهد که از رمز عبور یک سیستم بدون افشای آن آگاه است. او می‌تواند یک اثبات رمزنگاری ایجاد کند که تأییدکننده را متقاعد کند که با استفاده از یک پروتکل دانش صفر و بدون افشای اطلاعات اساسی، از رمز عبور آگاه است.

ZKP ها در دو نوع اصلی ارائه می‌شوند:

• اثبات‌های دانش صفر تعاملی شامل یک مکالمه‌ی رفت و برگشتی بین اثبات‌کننده و تأییدکننده هستند.
• اثبات‌های بدون دانش که تعاملی نیستند و در آن‌ها اثبات‌کننده فقط یک پیام را ارسال می‌کند.

مدل‌های مقیاس‌پذیرتر و غیرتعاملیِ مبتنی بر دانش صفر (NIZK) اغلب در کاربردهای امروزی، به‌ویژه در فناوری بلاکچین، به کار گرفته می‌شوند.

نظریه تا بلاکچین

از آنجایی که ارزهای دیجیتال مانند Zcash از zk-snarks (استدلال‌های دانش صفر مختصر و غیرتعاملی) برای محافظت از حریم خصوصی تراکنش‌ها استفاده می‌کنند، ZKPها برای سیستم‌های بلاکچین ضروری شده‌اند. کاربران می‌توانند مشروعیت یک تراکنش را با استفاده از این اثبات‌های دانش صفر مختصر و غیرتعاملی بدون افشای هیچ گونه اطلاعات تراکنشی تأیید کنند.

فناوری ZKP حریم خصوصی و احراز هویت داده‌ها را در بلاک چین و شبکه‌های بلاک چین عمومی بهبود می‌بخشد و طرفین را قادر می‌سازد تا به طور ایمن با زیرساخت‌های بلاک چین عمومی تعامل داشته باشند. ZKPها برای سیستم‌های زنجیره تأمین و محاسبات چندجانبه عالی هستند زیرا به فرد اجازه می‌دهند یک تراکنش یا نقطه داده را بدون افشای محتوای آن تأیید کند.

استفاده از اثبات دانش صفر (ZKP) در اکوسیستم‌های وب ۳ ، دیفای (DeFi ) و برنامه‌های غیرمتمرکز ( dApps ) به سرعت در حال رشد است. این روش‌ها امکان استفاده از مدل‌های امنیتی بدون نیاز به اعتبارسنجی خارجی را فراهم می‌کنند.

کاربردها و اجراها

از جمله کاربردهای فراوان ZKP می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• احراز هویت بدون افشای اطلاعات شخصی
• تضمین حریم خصوصی از طریق تراکنش‌های خصوصی بلاکچین
• منحنی‌های بیضوی در اثبات رمزنگاری برای تولید امضاهای ایمن استفاده می‌شوند.
• رعایت قوانین بدون افشای اطلاعات خصوصی

از جمله چارچوب‌های پیچیده‌تر می‌توان به zk-snarks اشاره کرد که برای تأیید سریع و مختصر طراحی شده‌اند و bulletproofs که برای اثبات برد مؤثر هستند. سایر ساختارهایی که بر فرضیات حداقلی تأکید دارند، مانند یک مجموعه قابل اعتماد، شامل استدلال شفاف دانش و استدلال غیرتعاملی مختصر دانش می‌شوند.

مبانی نظریه

Zk-snarkها و دیگر سیستم‌های دانش غیرتعاملی استدلال می‌کنند که به یک تنظیمات قابل اعتماد نیاز دارند، که می‌تواند یک نقطه ضعف باشد. این هدف استدلال‌های دانش غیرتعاملی موجز (SNARKها) و نسخه جدیدتر آنها، استدلال‌های دانش شفاف مقیاس‌پذیر (STARKها) است. نباید از قلم انداخت که Bulletproofها در برخی موقعیت‌ها امن‌تر هستند زیرا به یک تنظیمات قابل اعتماد نیاز ندارند.

عملکرد ZKPها

پیچیدگی رمزنگاری برای درک اثبات‌های دانش صفر ضروری است. این اثبات‌های رمزنگاری که اغلب مبتنی بر منحنی‌های بیضوی هستند، کامل بودن را فراهم می‌کنند که تضمین می‌کند یک ادعای معتبر همیشه قابل اثبات است و همچنین صحت را فراهم می‌کنند که تضمین می‌کند یک ادعای نادرست قابل اثبات نیست.

اثبات‌کننده، اثباتی مبنی بر صحت گزاره در یک پروتکل استاندارد ایجاد می‌کند. سپس تأییدکننده از مکانیسم‌های تأیید برای تأیید این اثبات استفاده می‌کند. الگوریتم‌های پیشرفته و آگاهی از پیچیدگی دانش سیستم‌های تعاملی برای چنین اثبات‌هایی ضروری هستند.

دانش صفر به عنوان ظرفیتی برای متقاعد کردن یک تأییدکننده بدون افشای اطلاعات اضافی تعریف می‌شود. به عنوان مثال، یکی از ویژگی‌های اصلی امور مالی غیرمتمرکز (DeFi) اثبات بدون نشت دانش است. ZKPها به عنوان سنگ بنای ایجاد محیط‌های اعتماد صفر در این مفهوم عمل می‌کنند.

مزایا و مشکلات

مزایای مهم متعددی برای پیاده‌سازی ZKP وجود دارد:

• حریم خصوصی داده‌ها: اطلاعات کاربر را در حین انتقال و اعتبارسنجی حفظ می‌کند.
• مقیاس‌پذیری: به ویژه در بلاکچین‌های دارای SNARK و STARK
• به حداقل رساندن اعتماد: وابستگی به مراجع متمرکز را کاهش می‌دهد

با این وجود، مشکلات عبارتند از:

• برخی از سیستم‌ها به یک تنظیمات قابل اعتماد نیاز دارند.
• سربار محاسباتی هنگام ایجاد اثبات
• آشنایی با یکپارچه‌سازی امن بین توسعه‌دهندگان و مربیان

ZKPها برای استفاده در اثبات دانش صفر (zero-knowledge proofs of knowledge) ایده‌آل هستند، که در آن حقایق در حالی که اطلاعات خصوصی بین اثبات‌کننده و تأییدکننده رد و بدل می‌شود، تأیید می‌شوند. ارائه اثبات بدون افشای خود داده‌ها در برنامه‌های بسیار حساس مانند مراقبت‌های بهداشتی یا مالی، انقلابی است.

نگاه به آینده

با پیشرفت تکنیک‌های رمزنگاری، ZKPها برای پروتکل‌های نسل بعدی ضروری هستند. ZKPها برای استفاده به روش‌های جدید توسط توسعه‌دهندگان در نظر گرفته شده‌اند، مانند ارائه نقاط داده بدون افشای زمینه یا تضمین محاسبات قابل تأیید در سراسر گره‌های غیرمتمرکز.

با تخصصی‌تر و پیچیده‌تر شدن کاربردهای اثبات دانش صفر، تحقیقات جدید، مبانی لاگرانژ را برای استدلال‌های دانش جهانی و غیرتعاملی جهانی بررسی می‌کند. سازمان‌ها با پیاده‌سازی اثبات دانش صفر، به دنبال بهبود امنیت و مقیاس‌پذیری هستند.

به طور خلاصه، ZKPها پایه و اساس فناوری‌های معاصر حفظ حریم خصوصی هستند. اتخاذ سیستم‌های مبتنی بر ZKP مستلزم اقدامات زیر است:

• مورد استفاده و حساسیت داده‌ها را در نظر بگیرید.
• چارچوب ZKP مناسب (مانند bulletproofs یا zk-snarks) را انتخاب کنید.
• ZKP را در یک بلاکچین یا سیستم رمزنگاری بزرگتر بگنجانید.

این حوزه همچنان در حال گسترش است و به لطف پیشگامانی مانند سیلویو میکالی و شفی گلدواسر، تعاملات اثبات‌کننده-تأییدکننده را در دنیایی که به حریم خصوصی اهمیت می‌دهد، امکان‌پذیر می‌کند.

به طور خلاصه، ZKPها امکان تعاملات آنلاین خصوصی و ایمن را فراهم می‌کنند. ZKPها ابزاری حیاتی در رمزنگاری معاصر ارائه می‌دهند، چه برای تأیید هویت، محافظت از داده‌های بلاکچین یا محاسبات خصوصی. ZKPها با افزایش پذیرش در سراسر بلاکچین‌ها و ارزهای دیجیتال، برای ایجاد آینده‌های دیجیتال ایمن ضروری خواهند بود.

Simon Chartan

A journalist with a strong technical background and a passion for decentralized finance. With degrees in MBA and Master of Engineering in Data Science, the author combines analytical expertise with a clear, engaging writing style. At Plisio, they cover topics such as cryptocurrency, blockchain, DeFi, and digital finance—helping readers make sense of a rapidly evolving fintech landscape.