Provas de Conhecimento Zero (ZKPs): Criptografia Futura que Preserva a Privacidade
Um desenvolvimento revolucionário em criptografia, as provas de conhecimento zero (ZKPs) permitem que uma parte (o provador) convença a outra parte (o verificador) de que uma afirmação específica é verdadeira sem revelar as informações subjacentes ou a metodologia utilizada para chegar à prova. Essa capacidade especial de demonstrar a outra pessoa que uma afirmação é precisa sem revelar informações privadas tem efeitos abrangentes em aplicações de blockchain, autenticação e segurança e privacidade.
O conceito de provas de conhecimento zero
O artigo inovador de Shafi Goldwasser, Silvio Micali e Charles Rackoff, de 1985, "A Complexidade do Conhecimento dos Sistemas de Prova Interativos", introduziu a ideia de provas de conhecimento zero. A estrutura fundamental dos ZKPs foi definida neste artigo, que também propôs um sistema de prova no qual um provador pode persuadir um verificador da validade de uma afirmação sem revelar nada além da própria validade. Completude, solidez e conhecimento zero são os elementos essenciais.
A quantidade de informações que precisa ser compartilhada para estabelecer um fato é conhecida como complexidade do conhecimento em sistemas de prova interativos. Reduzir essa complexidade é essencial à medida que a tecnologia avança. Essa ideia é particularmente crucial na criação de protocolos que exigem alta fidelidade de prova com pouca interação.
A Operação da Prova de Conhecimento Zero
Um exemplo de prova de conhecimento zero pode ser útil para elucidar protocolos de conhecimento zero. Digamos que Alice deseja demonstrar que conhece a senha de um sistema sem divulgá-la. Ela pode criar uma prova criptográfica que convença o verificador de que conhece o segredo usando um protocolo de conhecimento zero sem revelar as informações subjacentes.
Os ZKPs vêm em duas variedades principais:
- Provas interativas de conhecimento zero envolvem uma conversa de ida e volta entre o provador e o verificador.
- Provas de conhecimento zero que não são interativas, nas quais o provador transmite apenas uma mensagem.
Modelos de conhecimento zero (NIZK) mais escaláveis e não interativos são frequentemente empregados em aplicações contemporâneas, especialmente na tecnologia blockchain.
Teoria para Blockchain
Como criptomoedas como o Zcash utilizam zk-snarks (argumentos sucintos e não interativos de conhecimento zero) para proteger a privacidade das transações, os ZKPs tornaram-se essenciais para os sistemas blockchain. Os usuários podem confirmar a legitimidade de uma transação usando essas provas de conhecimento zero, breves e não interativas, sem revelar nenhuma informação transacional.
A tecnologia ZKP proporciona privacidade e autenticação de dados aprimoradas em redes blockchain e redes públicas de blockchain, permitindo que as partes se envolvam com segurança com infraestruturas públicas de blockchain. Os ZKPs são perfeitos para sistemas de cadeia de suprimentos e computação multipartidária, pois permitem validar uma transação ou ponto de dados sem revelar seu conteúdo.
O uso de ZKP está crescendo rapidamente em ecossistemas Web3 , DeFi e aplicativos descentralizados ( dApps ). Eles possibilitam o uso de modelos de segurança de confiança zero sem a necessidade de validação externa.
Usos e Execuções
Entre os muitos usos dos ZKPs estão:
- Verificação de identidade sem revelar informações pessoais
- Garantindo a privacidade por meio de transações privadas de blockchain
- Curvas elípticas são usadas em provas criptográficas para produzir assinaturas seguras.
- Conformidade sem divulgação de informações privadas
Entre as estruturas mais sofisticadas estão os zk-snarks, projetados para verificação rápida e concisa, e os bulletproofs, eficazes para provas de alcance. Outras construções que enfatizam suposições mínimas, como uma configuração confiável, incluem o argumento transparente do conhecimento e o argumento conciso e não interativo do conhecimento.
Tipo ZKP | Interação | Configuração confiável | Área de aplicação |
zk-SNARKs | Não interativo | Sim | Transações Privadas |
zk-STARKs | Não interativo | Não | Aplicativos Blockchain escaláveis |
À prova de balas | Não interativo | Não | Provas de alcance confidenciais |
ZKPs interativos | Interativo | Não | Fundamentos Teóricos |
Fundamentos da Teoria
Zk-snarks e outros sistemas de conhecimento não interativos argumentam que precisam de uma configuração confiável, o que pode ser um ponto fraco. Esse é o objetivo dos argumentos sucintos não interativos de conhecimento (SNARKs) e de sua variação mais recente, os argumentos escaláveis e transparentes de conhecimento (STARKs). Não se deve ignorar os bulletproofs, que são mais seguros em algumas situações porque não precisam de uma configuração confiável.
O funcionamento dos ZKPs
A complexidade criptográfica é necessária para compreender provas de conhecimento zero. Essas provas criptográficas, frequentemente baseadas em curvas elípticas, proporcionam completude, o que garante que uma afirmação válida sempre possa ser comprovada, e solidez, o que garante que uma afirmação falsa não possa ser comprovada.
O provador cria uma prova de que a afirmação é verdadeira em um protocolo padrão. O verificador então usa mecanismos de verificação para confirmar essa prova. Algoritmos avançados e a compreensão da complexidade do conhecimento dos sistemas interativos são necessários para tais provas.
Conhecimento zero é definido como a capacidade de persuadir um verificador sem revelar nenhuma informação adicional. Por exemplo, uma das principais características das finanças descentralizadas (DeFi) é a prova sem vazamento de conhecimento. Os ZKPs servem como base para a criação de ambientes de confiança zero nesse sentido.
Vantagens e Dificuldades
Existem inúmeras vantagens importantes na implementação de ZKPs:
- Privacidade de dados: preserva as informações do usuário enquanto elas são transmitidas e validadas.
- Escalabilidade: particularmente em blockchains com SNARKs e STARKs
- Minimizar a confiança: diminui a dependência de autoridades centralizadas
No entanto, as dificuldades incluem:
- Certos sistemas exigem uma configuração confiável.
- Sobrecarga na computação ao criar provas
- Conhecimento de integração segura entre desenvolvedores e educadores
Os ZKPs são perfeitos para uso em provas de conhecimento de conhecimento zero, nas quais fatos são confirmados enquanto informações privadas são trocadas entre o provador e o verificador. Fornecer provas sem revelar os dados em si é revolucionário em aplicações extremamente sensíveis, como saúde ou finanças.
Olhando para a frente
Os ZKPs são essenciais para os protocolos de próxima geração à medida que as técnicas criptográficas avançam. Eles devem ser usados de novas maneiras pelos desenvolvedores, como fornecer pontos de dados sem revelar contexto ou garantir computação verificável em nós descentralizados.
À medida que as aplicações ZKP se tornam mais especializadas e sofisticadas, novas pesquisas investigam bases de Lagrange para argumentos de conhecimento ecumênicos e não interativos. As organizações buscam aprimorar a segurança e a escalabilidade à medida que implementam provas de conhecimento de conhecimento zero.
Em resumo, os ZKPs são a base das tecnologias contemporâneas de preservação da privacidade. A adoção de sistemas baseados em ZKPs exige as seguintes ações:
- Considere o caso de uso e a sensibilidade dos dados.
- Selecione a estrutura ZKP adequada (como bulletproofs ou zk-snarks).
- Incluir o ZKP no sistema blockchain ou criptográfico maior.
O campo continua se expandindo, permitindo interações entre provador e verificador em um mundo preocupado com a privacidade, graças a pioneiros como Silvio Micali e Shafi Goldwasser.
Em resumo, os ZKPs possibilitam interações online privadas e seguras. Eles oferecem uma ferramenta vital na criptografia contemporânea, seja para verificação de identidade, proteção de dados em blockchain ou computação privada. Os ZKPs serão essenciais na criação de futuros digitais seguros à medida que a adoção cresce em blockchains e criptomoedas.
