zk-SNARK: come viene utilizzato nelle criptovalute

zk-SNARK: come viene utilizzato nelle criptovalute

Le transazioni di criptovaluta, sebbene non direttamente collegate alle identità personali, possono in genere essere tracciate grazie alla loro registrazione su una blockchain pubblica. Per aggirare questa tracciabilità, è necessaria una categoria specializzata di criptovaluta nota come moneta per la privacy. Le monete per la privacy utilizzano vari metodi per garantire l'anonimato, una tecnica degna di nota è la tecnologia zk-SNARK.

Questa tecnologia rappresenta un componente chiave nell'ecosistema blockchain, simboleggiando i blocchi interconnessi in un registro digitale utilizzato da criptovalute come Bitcoin o Ethereum. Sottolinea la sicurezza e la crittografia dei dati, con i nodi connessi che svolgono un ruolo cruciale nel settore della tecnologia finanziaria (fintech), creando una rete digitale intricata e astratta.

Per le persone che esplorano l'uso delle privacy coin, sia per transazioni personali che come investimento in criptovaluta, è fondamentale comprendere la tecnologia sottostante. zk-SNARKs, sebbene complesso, è un aspetto fondamentale di questa tecnologia. Questa guida mira a demistificare zk-SNARKs, spiegandone il ruolo e la funzionalità nel regno delle privacy coin.

Cos'è zk-SNARK?

zk-SNARKs, acronimo di Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, rappresenta una forma sofisticata di prova crittografica, che consente a un dimostratore di verificare la verità di un'affermazione senza rivelare alcun dettaglio specifico sull'affermazione stessa. Questa tecnologia è una pietra miliare nel regno delle applicazioni blockchain incentrate sulla privacy, garantendo la riservatezza delle transazioni senza compromettere l'integrità e la verificabilità dei dati.

Fondamentalmente, zk-SNARK mantiene il principio della conoscenza zero, il che significa che il prover può convalidare un'affermazione senza esporre le informazioni effettive. Ciò è fondamentale in scenari come dimostrare un saldo del conto sufficiente per una transazione senza rivelare l’importo esatto o verificare l’identità senza divulgare dati personali.

L'aspetto "conciso" di zk-SNARK si riferisce alle dimensioni ridotte della prova e al processo di verifica rapido, che li rendono efficienti e pratici per le applicazioni blockchain. La loro natura non interattiva semplifica ulteriormente il processo, poiché non richiede alcuna comunicazione continua tra il dimostratore e il verificatore.

Gli zk-SNARK sono parte integrante della privacy nelle criptovalute, in particolare nelle blockchain pubbliche dove i dettagli delle transazioni sono generalmente trasparenti. Ad esempio, Zcash , una criptovaluta incentrata sulla privacy, utilizza zk-SNARK per convalidare le transazioni mantenendo nascosti i dettagli dei partecipanti come indirizzi e valori delle transazioni.

Lo sviluppo di zk-SNARKs si è evoluto sin dalle sue prime menzioni nella ricerca accademica, con contributi significativi da figure come Alessandro Chiesa , co-fondatore di Zcash. Questa evoluzione si riflette nelle applicazioni pratiche di zk-SNARK, che ora sono fondamentali per garantire la privacy e la sicurezza delle transazioni nello spazio blockchain.

In sintesi, zk-SNARK offre un potente strumento per mantenere la privacy e la sicurezza nelle transazioni blockchain, trovando un equilibrio tra riservatezza e necessità di verifica nelle interazioni digitali.

Cos’è la conoscenza zero?

La conoscenza zero è un concetto di crittografia incentrato sulla condivisione minima delle informazioni durante la verifica delle dichiarazioni. Si tratta di creare prove che limitino il trasferimento dei dati.

Il lavoro fondamentale in quest'area è iniziato con il documento degli anni '80 "Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems". Questo articolo ha esplorato il modo in cui la conoscenza viene utilizzata nelle dimostrazioni tra sistemi interattivi, contribuendo alla nostra comprensione della gestione della conoscenza nell'informatica.

Questa ricerca affonda le sue radici nell'influente articolo di Stephen Cook del 1971, "The Completeness of Theorem Proving Procedures", che approfondiva la complessità degli algoritmi. Allo stesso modo, il documento sulla complessità della conoscenza si concentrava sulla definizione dei limiti della conoscenza nelle dimostrazioni.

In termini pratici, la conoscenza zero si riferisce all’autenticazione nella comunicazione software. Quando i sistemi interagiscono e uno deve dimostrare un’affermazione a un altro, Zero Knowledge offre metodi per farlo in modo sicuro, con una perdita di dati minima.

Ad esempio, in un approccio di base, un sistema potrebbe dimostrare la conoscenza di una password trasmettendola direttamente. Ma i protocolli a conoscenza zero mirano a convalidare affermazioni come queste con informazioni minime, evitando la trasmissione diretta della password. Questi protocolli si basano sulla probabilità per garantire che l'autenticazione sia probabilmente accurata.

Le prove interattive implicano un dialogo continuo tra il dimostratore e il verificatore. Nelle dimostrazioni a conoscenza zero, questa interazione è compattata in un unico pacchetto sicuro, consentendo la verifica non interattiva.

Il concetto di dimostrazioni non interattive a conoscenza zero è stato dimostrato per la prima volta in un articolo del 1988, portando a ulteriori sviluppi come SNARK (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge). Questi concetti sono stati continuamente perfezionati sin dalla loro introduzione.

Un'applicazione pratica di queste idee è il protocollo Pinocchio, proposto nel 2013. Consente la verifica pubblica dei calcoli da parte di fonti non attendibili. Questi concetti si sono evoluti in sistemi più complessi, sebbene rimangano difficili da comprendere appieno a causa della loro complessità matematica e della loro novità.

zk-SNARK è ancora un campo in via di sviluppo, con ricerca e implementazione in corso. Le sue applicazioni vengono esplorate in vari sistemi, rendendolo un'area di interesse significativo nella crittografia. Approfondiamo il funzionamento di zk-SNARK, concentrandoci sulle sue applicazioni pratiche piuttosto che sulla complessa matematica che sta dietro ad esso.

Come funzionano gli zk-SNARK

Nel regno della criptovaluta, zk-SNARK gioca un ruolo fondamentale nella convalida delle transazioni mantenendo la privacy. Questi strumenti crittografici consentono al mittente di una transazione di dimostrare di soddisfare tutte le condizioni necessarie – come possedere fondi sufficienti e la chiave privata corretta – senza rivelare dettagli sensibili come indirizzi o importi della transazione. Ciò si ottiene codificando alcune regole di consenso della blockchain in zk-SNARK.

zk-SNARK verifica fondamentalmente che sia avvenuto un calcolo specifico, trasformando il calcolo originale in un formato matematico molto specifico attraverso una serie di trasformazioni. Ad esempio, nel dimostrare il possesso di una password, la richiesta effettiva viene modificata in un equivalente funzionale, come l'esecuzione della password in testo semplice attraverso un algoritmo di hashing. Questo processo di trasformazione è cruciale, poiché converte una funzione in un formato che può essere verificato in modo efficiente senza rivelare i dati originali.

Per produrre uno zk-SNARK, il prover genera equazioni polinomiali che agiscono come puzzle crittografici. Queste equazioni sono essenziali per zk-SNARKs, poiché creano un metodo sicuro per trasmettere la verità senza divulgazione. La casualità è fondamentale in questo processo, poiché aggiunge un aspetto unico a ciascuna prova e impedisce il reverse engineering.

Anche le firme digitali svolgono un ruolo fondamentale nel funzionamento di zk-SNARK. Il prover genera una coppia di chiavi (pubblica e privata) e utilizza la chiave privata per firmare una transazione. Questa transazione viene quindi codificata in uno zk-SNARK, fornendo la prova matematica della sua validità. Quando questa prova, insieme alla chiave pubblica, viene inviata al verificatore, questi può confermare la validità della transazione in modo rapido ed efficiente senza ottenere ulteriori informazioni al riguardo.

In sintesi, zk-SNARK unisce complesse trasformazioni matematiche, equazioni polinomiali e firme digitali per consentire la verifica sicura e privata delle transazioni sulle reti blockchain. Questa tecnologia non solo migliora la privacy nelle transazioni di criptovaluta, ma apre anche nuove possibilità nell’informatica sicura e senza fiducia.

Principali applicazioni di zk-SNARK

zk-SNARK stanno svolgendo un ruolo cruciale nel migliorare la privacy e la sicurezza nel panorama digitale, con il loro impatto avvertito in vari campi. Ecco uno sguardo ad alcune delle aree chiave in cui zk-SNARK sta facendo una differenza significativa:

Blockchain e contratti intelligenti

Nel mondo della blockchain, gli zk-SNARK sono determinanti nel facilitare transazioni private ma verificabili su registri pubblici. Questa tecnologia è la gemma nascosta che consente transazioni anonime sulle reti blockchain, garantendo sia privacy che integrità.

Verifica dell'identità

zk-SNARK ha il potenziale per rivoluzionare il modo in cui verifichiamo l'identità. Consentono scenari in cui puoi dimostrare la tua età o nazionalità senza dover rivelare dettagli specifici come la data di nascita o il numero di passaporto, garantendo la privacy nell'identificazione personale.

Transazioni finanziarie sicure

Con la crescente minaccia di violazione dei dati, zk-SNARK si pone come un baluardo della privacy per le attività finanziarie online. Salvaguardano le transazioni finanziarie, assicurandosi che i dati finanziari sensibili rimangano riservati.

La privacy dei dati in sanità

Nel settore sanitario, dove le cartelle cliniche dei pazienti sono vulnerabili alle minacce informatiche, zk-SNARK fornisce una soluzione solida. Crittografano le cartelle cliniche, assicurandosi che queste informazioni sensibili siano accessibili solo ai pazienti e ai loro operatori sanitari autorizzati.

Queste applicazioni evidenziano la natura trasformativa e versatile di zk-SNARK nella protezione della privacy e della sicurezza in una vasta gamma di settori, dimostrando la loro importanza nella costruzione di un mondo digitale più sicuro.

Quali monete utilizzano zk-SNARKs?

La crittografia SNARK, comunemente denominata moneta per la privacy, utilizza la tecnologia zk-SNARK per migliorare la privacy dell'utente all'interno dello spazio delle criptovalute. Questo tipo di criptovaluta include esempi ben noti come:

Una delle preoccupazioni principali di zk-SNARK è la vulnerabilità della chiave privata. Se compromessa, può portare alla creazione di prove fraudolente, consentendo potenzialmente la produzione e l’uso improprio di privacy coin contraffatte.

Oltre alla criptovaluta, zkSNARK trova applicazione in vari domini:

  • Verifica dell'identità : consentono la verifica delle credenziali dell'utente senza bisogno di password o documenti tradizionali come passaporti o certificati di nascita, proteggendo così le informazioni personali sensibili.
  • Sistemi di voto : zkSNARK può convalidare le identità degli elettori mantenendo l'anonimato, garantendo la privacy degli elettori anche se le informazioni sulle votazioni vengono divulgate.
  • Compressione dei dati : questa applicazione è particolarmente affascinante e merita un approfondimento.

Un esempio pratico di zkSNARK in uso èFilecoin , una rete di archiviazione decentralizzata simile a un Dropbox basato su blockchain. In questo ecosistema, i fornitori di storage (o "prover") devono dimostrare la corretta archiviazione dei dati sulla catena ai nodi della rete (i "verificatori"). Questo processo, cruciale per garantire l’integrità e la sicurezza dei dati, può richiedere un utilizzo intensivo delle risorse.

Filecoin spiega che il volume dei fornitori di servizi di archiviazione dati che devono convalidare è sostanziale e in costante aumento. Per mantenere operazioni efficienti e scalabilità, la rete richiede una soluzione per una verifica rapida e solida. zk-SNARKs offre questa soluzione riducendo significativamente il tempo e i dati necessari per la verifica dell'archiviazione.

Per i fornitori di storage sulla rete Filecoin, zk-SNARK riduce il volume di trasferimento dati necessario per la prova di archiviazione, riducendo così i costi operativi e migliorando l’efficienza complessiva della rete.

Critica a zk-SNARKs

Gli zk-SNARK, sebbene rivoluzionari, presentano una serie di sfide. Una delle principali preoccupazioni è la potenziale vulnerabilità correlata alla chiave privata utilizzata nella creazione del protocollo di prova. Se questa chiave dovesse essere compromessa, ciò potrebbe portare alla creazione di prove false ma apparentemente valide, consentendo attività di contraffazione, come la generazione non autorizzata di token Zcash. Per mitigare questo rischio, Zcash ha implementato un complesso protocollo di prova, che coinvolge più parti per ridurre al minimo le possibilità di contraffazione.

Un’altra questione sollevata con Zcash riguarda il suo modello economico. Nelle sue fasi iniziali, Zcash ha introdotto la cosiddetta "tassa del fondatore", in cui il 20% dei token estratti veniva assegnato agli sviluppatori. Questo aspetto ha suscitato critiche, alcuni suggeriscono che potrebbe portare alla creazione di un numero imprecisato di token Zcash, rendendo quindi difficile accertare il numero totale di token in circolazione.

In risposta a queste preoccupazioni, e in particolare al problema della configurazione affidabile di zk-SNARK, sono stati compiuti sforzi per migliorare la tecnologia. Dal 2019, un team di sviluppo chiamato Suterusu sta lavorando su una variante chiamata zK-ConSNARK. Questa innovazione pretende di eliminare la necessità di una configurazione affidabile, rafforzando così l’aspetto della sicurezza. Mira ad estendere la protezione della privacy alle blockchain tradizionali, come Bitcoin, e vanta di avere il tasso di inflazione più basso tra le attuali criptovalute, rappresentando un significativo passo avanti nell'evoluzione della tecnologia zk-SNARK.

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