Доказательства с нулевым разглашением (ZKP): криптография будущего, сохраняющая конфиденциальность
Доказательства с нулевым разглашением (ZKP), революционное достижение в криптографии, позволяют одной стороне (доказывающей стороне) убедить другую сторону (проверяющей стороне) в истинности конкретного утверждения, не раскрывая при этом исходную информацию или методологию, использованную для получения доказательства. Эта особая возможность продемонстрировать другому человеку достоверность утверждения без раскрытия личной информации имеет широкое влияние на блокчейн, аутентификацию, а также приложения, обеспечивающие безопасность и конфиденциальность.
Концепция доказательств с нулевым разглашением
В новаторской статье 1985 года «Сложность знаний интерактивных систем доказательств» Шафи Голдвассера, Сильвио Микали и Чарльза Ракоффа была представлена идея доказательств с нулевым разглашением. В этой статье была определена базовая структура ZKP, а также предложена система доказательств, в которой доказывающая сторона может убедить проверяющую сторону в истинности утверждения, не раскрывая ничего, кроме самой его истинности. Полнота, корректность и нулевое разглашение являются важнейшими элементами.
Объём информации, которым необходимо поделиться для установления факта, называется сложностью знаний интерактивных систем доказательств. Снижение этой сложности крайне важно по мере развития технологий. Эта идея особенно важна при создании протоколов, требующих высокой точности доказательств при минимальном взаимодействии.
Операция доказательства с нулевым разглашением
Пример доказательства с нулевым разглашением может быть полезен для пояснения протоколов с нулевым разглашением. Допустим, Алиса хочет продемонстрировать, что ей известен пароль системы, не раскрывая его. Она может создать криптографическое доказательство, которое убедит проверяющего в том, что ей известен секрет, используя протокол с нулевым разглашением, не раскрывая при этом исходную информацию.
ZKP бывают двух основных видов:
- Интерактивные доказательства с нулевым разглашением подразумевают двусторонний диалог между доказывающей и проверяющей сторонами.
- Доказательства с нулевым разглашением, которые не являются интерактивными и в которых доказывающая сторона передает только одно сообщение.
Более масштабируемые, неинтерактивные модели с нулевым разглашением (NIZK) часто используются в современных приложениях, особенно в технологии блокчейн.
От теории к блокчейну
Поскольку криптовалюты, такие как Zcash, используют zk-snarks (краткие неинтерактивные доказательства с нулевым разглашением) для защиты конфиденциальности транзакций, ZKP стали неотъемлемой частью блокчейн-систем. Пользователи могут подтвердить легитимность транзакции, используя эти краткие неинтерактивные доказательства с нулевым разглашением, не раскрывая никакой информации о транзакции.
Технология ZKP обеспечивает повышенную конфиденциальность данных и аутентификацию в блокчейне и публичных блокчейн-сетях, позволяя сторонам безопасно взаимодействовать с публичными блокчейн-инфраструктурами. ZKP идеально подходят для систем цепочек поставок и многосторонних вычислений, поскольку позволяют проверить транзакцию или точку данных, не раскрывая их содержание.
Использование ZKP быстро растёт в экосистемах Web3 , DeFi и децентрализованных приложениях ( dApps ). Они позволяют использовать модели безопасности с нулевым доверием без необходимости внешней проверки.
Использование и казни
Среди многочисленных вариантов использования ZKP можно выделить:
- Проверка личности без раскрытия личной информации
- Обеспечение конфиденциальности посредством приватных транзакций в блокчейне
- Эллиптические кривые используются в криптографических доказательствах для создания безопасных подписей.
- Соблюдение требований без раскрытия личной информации
К более сложным фреймворкам относятся zk-snarks, предназначенные для быстрой и лаконичной верификации, и bulletproofs, эффективные для доказательств диапазона. Другие конструкции, делающие акцент на минимальных предположениях, например, на доверенной установке, включают прозрачный аргумент знания и лаконичный неинтерактивный аргумент знания.
Тип ЗКП | Взаимодействие | Доверенная настройка | Область применения |
zk-SNARKs | Неинтерактивный | Да | Частные транзакции |
zk-STARKs | Неинтерактивный | Нет | Масштабируемые блокчейн-приложения |
Пуленепробиваемые | Неинтерактивный | Нет | Конфиденциальные доказательства диапазона |
Интерактивные ZKP | Интерактивный | Нет | Теоретические основы |
Основы теории
Zk-snarks и другие неинтерактивные системы знаний утверждают, что им нужна доверенная конфигурация, что может быть их слабым местом. Именно в этом и заключается цель кратких неинтерактивных аргументов знания (SNARK) и их более поздней версии — масштабируемых прозрачных аргументов знания (STARK). Не стоит упускать из виду и «пуленепробиваемые» аргументы, которые в некоторых ситуациях более безопасны, поскольку им не требуется доверенная конфигурация.
Работа ZKP
Криптографическая сложность необходима для понимания доказательств с нулевым разглашением. Эти криптографические доказательства, часто основанные на эллиптических кривых, обеспечивают полноту, гарантирующую возможность доказательства истинного утверждения, и надёжность, гарантирующую невозможность доказательства ложного утверждения.
Доказывающая сторона создаёт доказательство истинности утверждения в стандартном протоколе. Затем проверяющая сторона использует механизмы верификации для подтверждения этого доказательства. Для таких доказательств необходимы сложные алгоритмы и понимание сложности знаний интерактивных систем.
Нулевое разглашение определяется как способность убедить проверяющего без раскрытия какой-либо дополнительной информации. Например, одной из основных характеристик децентрализованных финансов (DeFi) является доказательство без утечки информации. В этом смысле ZKP служат краеугольным камнем создания сред нулевого доверия.
Преимущества и трудности
Внедрение ZKP имеет ряд важных преимуществ:
- Конфиденциальность данных: сохраняет информацию о пользователе во время ее передачи и проверки.
- Масштабируемость: особенно в блокчейнах с SNARK и STARK
- Минимизация доверия: уменьшение зависимости от централизованных органов власти
Тем не менее, существуют следующие трудности:
- Для некоторых систем требуется доверенная настройка.
- Накладные расходы на вычисления при создании доказательств
- Знание безопасной интеграции среди разработчиков и преподавателей
ZKP идеально подходят для использования в доказательствах с нулевым разглашением, где факты подтверждаются при обмене конфиденциальной информацией между доказывающей и проверяющей сторонами. Это революционный подход к предоставлению доказательств без раскрытия самих данных в таких крайне конфиденциальных приложениях, как здравоохранение или финансы.
Взгляд вперед
ZKP играют ключевую роль в протоколах следующего поколения по мере развития криптографических методов. ZKP предназначены для использования разработчиками новыми способами, например, для передачи данных без раскрытия контекста или для гарантирования проверяемых вычислений на децентрализованных узлах.
По мере того, как приложения ZKP становятся всё более специализированными и сложными, новые исследования изучают базисы Лагранжа для ойкуменических и ойкуменических неинтерактивных аргументов знания. Организации стремятся повысить безопасность и масштабируемость, внедряя доказательства знаний с нулевым разглашением.
Подводя итог, можно сказать, что ZKP — это основа современных технологий защиты конфиденциальности. Внедрение систем на основе ZKP требует следующих действий:
- Примите во внимание вариант использования и конфиденциальность данных.
- Выберите подходящую структуру ZKP (например, bulletproofs или zk-snarks).
- Включите ZKP в более крупный блокчейн или криптографическую систему.
Эта область продолжает расширяться, обеспечивая взаимодействие между доказывающим и проверяющим в мире, где особое внимание уделяется конфиденциальности, благодаря таким пионерам, как Сильвио Микали и Шафи Голдвассер.
Подводя итог, можно сказать, что ZKP обеспечивают конфиденциальное и безопасное онлайн-взаимодействие. ZKP представляют собой важнейший инструмент современной криптографии, будь то для подтверждения личности, защиты данных блокчейна или конфиденциальных вычислений. ZKP будут играть ключевую роль в создании безопасного цифрового будущего по мере роста популярности блокчейнов и криптовалют.
