zk-SNARK: как он используется в криптовалюте

Транзакции с криптовалютой, хотя и не связаны напрямую с личными данными, обычно можно отследить благодаря их регистрации в общедоступной цепочке блоков. Чтобы обойти эту отслеживаемость, требуется специализированная категория криптовалюты, известная как конфиденциальная монета. Монеты конфиденциальности используют различные методы для обеспечения анонимности, одним из примечательных методов является технология zk-SNARKs.

Эта технология представляет собой ключевой компонент экосистемы блокчейна, символизируя взаимосвязанные блоки в цифровой книге, используемой такими криптовалютами, как Биткойн или Эфириум. В нем особое внимание уделяется безопасности и шифрованию данных, при этом подключенные узлы играют решающую роль в секторе финансовых технологий (fintech), создавая сложную и абстрактную цифровую сеть.

Для людей, изучающих использование конфиденциальных монет либо для личных транзакций, либо в качестве инвестиций в криптовалюту, крайне важно понять лежащую в их основе технологию. zk-SNARK, несмотря на свою сложность, является ключевым аспектом этой технологии. Это руководство призвано демистифицировать zk-SNARK, объясняя его роль и функциональность в сфере конфиденциальных монет.

Что такое зк-СНАРК?

zk-SNARKs, аббревиатура от «Краткий неинтерактивный аргумент знания с нулевым разглашением», представляет собой сложную форму криптографического доказательства, позволяющую доказывающему проверить истинность утверждения, не раскрывая каких-либо конкретных деталей о самом утверждении. Эта технология является краеугольным камнем в сфере приложений блокчейна, ориентированных на конфиденциальность, обеспечивая конфиденциальность транзакций без ущерба для целостности и проверяемости данных.

По своей сути zk-SNARK поддерживает принцип нулевого разглашения, что означает, что доказывающая сторона может подтвердить утверждение, не раскрывая фактическую информацию. Это имеет решающее значение в таких сценариях, как подтверждение достаточного баланса счета для транзакции без раскрытия точной суммы или проверка личности без раскрытия личных данных.

«Краткий» аспект zk-SNARK относится к небольшому размеру доказательства и быстрому процессу проверки, что делает их эффективными и практичными для приложений блокчейна. Их неинтерактивный характер еще больше упрощает процесс, поскольку не требует постоянного общения между проверяющим и проверяющим.

zk-SNARK являются неотъемлемой частью конфиденциальности в криптовалютах, особенно в публичных блокчейнах, где детали транзакций обычно прозрачны. Например, Zcash , криптовалюта, ориентированная на конфиденциальность, использует zk-SNARK для проверки транзакций, сохраняя при этом детали участников, такие как адреса и значения транзакций, скрытыми.

Разработка zk-SNARK развивалась с момента ее раннего упоминания в академических исследованиях, при этом значительный вклад внесли такие фигуры, как Алессандро Кьеза , соучредитель Zcash. Эта эволюция отражается на практическом применении zk-SNARK, которые сейчас играют решающую роль в обеспечении конфиденциальности и безопасности транзакций в пространстве блокчейна.

Таким образом, zk-SNARK предлагают мощный инструмент для обеспечения конфиденциальности и безопасности транзакций блокчейна, обеспечивая баланс между конфиденциальностью и необходимостью проверки в цифровых взаимодействиях.

Что такое нулевое знание?

Нулевое разглашение — это концепция криптографии, ориентированная на минимальный обмен информацией во время проверки утверждений. Речь идет о создании доказательств, ограничивающих передачу данных.

Фундаментальная работа в этой области началась с публикации в 1980-х годах статьи «Сложность знаний интерактивных систем доказательства». В этой статье исследовалось, как знания используются в доказательствах между интерактивными системами, что способствует нашему пониманию обработки знаний в информатике.

Это исследование уходит корнями во влиятельную статью Стивена Кука 1971 года «Полнота процедур доказательства теорем», в которой углубился в сложность алгоритмов. Аналогичным образом, в документе о сложности знаний основное внимание уделялось определению пределов знаний в доказательствах.

На практике нулевое разглашение относится к аутентификации при обмене программными средствами. Когда системы взаимодействуют и нужно доказать претензии друг другу, нулевое знание предлагает методы сделать это безопасно, с минимальной утечкой данных.

Например, при базовом подходе система может доказать знание пароля, передав его напрямую. Но протоколы с нулевым разглашением нацелены на проверку подобных утверждений с минимумом информации, избегая прямой передачи пароля. Эти протоколы полагаются на вероятность, чтобы гарантировать точность аутентификации.

Интерактивные доказательства включают постоянный диалог между доказывающим и проверяющим. В доказательствах с нулевым разглашением это взаимодействие сжимается в единый безопасный пакет, позволяющий проводить неинтерактивную проверку.

Концепция неинтерактивных доказательств с нулевым разглашением была впервые продемонстрирована в статье 1988 года, что привело к дальнейшим разработкам, таким как SNARK (Краткие неинтерактивные аргументы знания). Эти концепции постоянно совершенствовались с момента их появления.

Практическим применением этих идей является протокол Пиноккио, предложенный в 2013 году. Он позволяет публично проверять вычисления из ненадежных источников. Эти концепции превратились в более сложные системы, хотя их по-прежнему сложно полностью понять из-за их математической сложности и новизны.

zk-SNARK все еще является развивающейся областью, в которой продолжаются исследования и внедрение. Его применение исследуется в различных системах, что делает его важной областью интересов в криптографии. Давайте углубимся в то, как работает zk-SNARK, сосредоточив внимание на его практическом применении, а не на сложной математике, лежащей в его основе.

Как работают zk-SNARK

В сфере криптовалюты zk-SNARK играют ключевую роль в проверке транзакций при сохранении конфиденциальности. Эти криптографические инструменты позволяют отправителю транзакции продемонстрировать, что он соответствует всем необходимым условиям, таким как наличие достаточных средств и правильного закрытого ключа, без раскрытия каких-либо конфиденциальных деталей, таких как адреса или суммы транзакций. Это достигается путем кодирования определенных консенсусных правил блокчейна в zk-SNARK.

zk-SNARK фундаментально проверяет, произошло ли конкретное вычисление, преобразуя исходное вычисление в очень специфический математический формат посредством серии преобразований. Например, при доказательстве владения паролем фактическое утверждение заменяется функциональным эквивалентом, например, прохождение пароля в виде открытого текста через алгоритм хеширования. Этот процесс преобразования имеет решающее значение, поскольку он преобразует функцию в формат, который можно эффективно проверить, не раскрывая исходные данные.

Чтобы создать zk-SNARK, доказывающая программа генерирует полиномиальные уравнения, которые действуют как криптографические головоломки. Эти уравнения необходимы для zk-SNARK, создавая безопасный метод передачи истины без раскрытия. Случайность имеет решающее значение в этом процессе, добавляя уникальный аспект каждому доказательству и предотвращая обратное проектирование.

Цифровые подписи также играют решающую роль в функционировании zk-SNARK. Доказывающее устройство генерирует пару ключей (открытый и закрытый) и использует закрытый ключ для подписи транзакции. Эта транзакция затем кодируется в zk-SNARK, предоставляя математическое доказательство ее достоверности. Когда это доказательство вместе с открытым ключом отправляется верификатору, он может быстро и эффективно подтвердить действительность транзакции, не получая о ней никакой дополнительной информации.

Таким образом, zk-SNARK сочетают в себе сложные математические преобразования, полиномиальные уравнения и цифровые подписи, чтобы обеспечить безопасную и конфиденциальную проверку транзакций в сетях блокчейна. Эта технология не только повышает конфиденциальность криптовалютных транзакций, но и открывает новые возможности для безопасных и надежных вычислений.

Ключевые применения zk-SNARK

zk-SNARKs играют решающую роль в повышении конфиденциальности и безопасности в цифровой среде, причем их влияние ощущается в различных областях. Вот некоторые ключевые области, в которых zk-SNARK имеют существенное значение:

Блокчейн и смарт-контракты

В мире блокчейнов zk-SNARK играют важную роль в облегчении частных, но поддающихся проверке транзакций в публичных реестрах. Эта технология является скрытой жемчужиной, которая позволяет осуществлять анонимные транзакции в сетях блокчейна, обеспечивая как конфиденциальность, так и целостность.

Проверка личности

zk-SNARK могут революционизировать способы проверки личности. Они позволяют реализовать сценарии, в которых вы можете доказать свой возраст или гражданство без необходимости раскрывать конкретные данные, такие как дата рождения или номер паспорта, обеспечивая конфиденциальность при идентификации личности.

Безопасные финансовые транзакции

В условиях растущей угрозы утечки данных zk-SNARK становятся бастионом конфиденциальности для финансовой деятельности в Интернете. Они защищают финансовые транзакции, гарантируя, что конфиденциальные финансовые данные остаются конфиденциальными.

Конфиденциальность данных в здравоохранении

В секторе здравоохранения, где записи пациентов уязвимы для киберугроз, zk-SNARK предоставляют надежное решение. Они шифруют медицинские записи, гарантируя, что эта конфиденциальная информация доступна только пациентам и их уполномоченным поставщикам медицинских услуг.

Эти приложения подчеркивают преобразующую и универсальную природу zk-SNARK в защите конфиденциальности и безопасности в ряде секторов, демонстрируя их важность в построении более безопасного цифрового мира.

Какие монеты используют zk-SNARK?

Криптовалюта SNARK, обычно называемая монетой конфиденциальности, использует технологию zk-SNARKs для повышения конфиденциальности пользователей в пространстве криптовалют. Этот тип криптовалюты включает в себя такие известные примеры, как:

Zcash (ZEC)
Грань (XVG)
Монеро (XMR)
Дэш (ДАШ)
Луч (ЛУЧ)
Горизен (ЗЕН)
Байткоин (BCN)

Основной проблемой, связанной с zk-SNARK, является уязвимость закрытого ключа. В случае взлома это может привести к созданию мошеннических доказательств, потенциально позволяющих производить и злоупотреблять поддельными конфиденциальными монетами.

Помимо криптовалюты, zkSNARK находят применение в различных областях:

Проверка личности : они позволяют проверять учетные данные пользователя без необходимости использования паролей или традиционных документов, таких как паспорта или свидетельства о рождении, тем самым защищая конфиденциальную личную информацию.
Системы голосования : zkSNARKs могут проверять личность избирателя, сохраняя при этом анонимность, обеспечивая конфиденциальность избирателя, даже если информация для голосования будет раскрыта.
Сжатие данных : это приложение особенно увлекательно и заслуживает дальнейшего изучения.

Практическим примером использования zkSNARK являетсяFilecoin , децентрализованная сеть хранения данных, похожая на Dropbox на основе блокчейна. В этой экосистеме поставщики хранилищ (или «проверяющие») должны продемонстрировать правильное хранение данных в цепочке узлам сети («проверяющим»). Этот процесс, имеющий решающее значение для обеспечения целостности и безопасности данных, может быть ресурсоемким.

Filecoin объясняет, что объем поставщиков хранилищ данных, которые необходимо проверять, значителен и постоянно увеличивается. Для поддержания эффективной работы и масштабируемости сети требуется решение для быстрой и надежной проверки. zk-SNARK предлагают это решение, значительно сокращая время и данные, необходимые для проверки хранилища.

Для поставщиков хранилищ в сети Filecoin zk-SNARKs уменьшают объем передачи данных, необходимый для подтверждения хранилища, тем самым снижая эксплуатационные расходы и повышая общую эффективность сети.

Критика zk-СНАРКов

zk-SNARK, хотя и являются революционными, но имеют свои собственные проблемы. Одной из основных проблем является потенциальная уязвимость, связанная с закрытым ключом, используемым при настройке протокола подтверждения. Если бы этот ключ был скомпрометирован, это могло бы привести к созданию ложных, но, казалось бы, действительных доказательств, позволяющих осуществлять поддельную деятельность, такую как несанкционированное создание токенов Zcash. Чтобы снизить этот риск, Zcash внедрил сложный протокол проверки, в котором участвуют несколько сторон, чтобы минимизировать вероятность подделки.

Еще одна проблема, которая была поднята в отношении Zcash, связана с ее экономической моделью. На ранних стадиях своего существования Zcash ввел так называемый «налог основателя», согласно которому 20% добытых токенов выделялись разработчикам. Этот аспект вызвал критику: некоторые предположили, что это может привести к созданию нераскрытого количества токенов Zcash, что затруднит определение общего количества токенов в обращении.

В ответ на эти опасения, и особенно на проблему доверенной настройки zk-SNARK, были предприняты усилия по совершенствованию этой технологии. С 2019 года команда разработчиков Сутерусу работает над вариантом под названием zK-ConSNARK. Это нововведение устраняет необходимость в надежной настройке, тем самым усиливая аспект безопасности. Он направлен на расширение защиты конфиденциальности на основные блокчейны, такие как Биткойн, и может похвастаться самым низким уровнем инфляции среди существующих криптовалют, что представляет собой значительный шаг вперед в эволюции технологии zk-SNARK.

Обратите внимание, что Plisio также предлагает вам:

Создавайте крипто-счета в 2 клика and Принимать криптовалютные пожертвования

12 интеграции

6 библиотеки для самых популярных языков программирования

19 криптовалют и 12 блокчейн