Zero-Knowledge Proofs (ZKPs): การเข้ารหัสแห่งอนาคตที่รักษาความเป็นส่วนตัว

พัฒนาการที่ปฏิวัติวงการวิทยาการเข้ารหัสลับ การพิสูจน์แบบไร้ความรู้ (ZKP) ช่วยให้ฝ่ายหนึ่ง (ผู้พิสูจน์) สามารถโน้มน้าวอีกฝ่ายหนึ่ง (ผู้ตรวจสอบ) ว่าข้อความยืนยันใดๆ เป็นจริง โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลพื้นฐานหรือวิธีการที่ใช้ในการพิสูจน์ ความสามารถพิเศษนี้ในการแสดงให้อีกฝ่ายเห็นว่าข้อความยืนยันนั้นถูกต้อง โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนบุคคล ส่งผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อบล็อกเชน การยืนยันตัวตน และแอปพลิเคชันด้านความปลอดภัยและความเป็นส่วนตัว

แนวคิดการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์

บทความบุกเบิกปี 1985 เรื่อง "ความซับซ้อนของความรู้ของระบบพิสูจน์แบบโต้ตอบ" ของชาฟี โกลด์วาสเซอร์, ซิลวิโอ มิคาลี และชาร์ลส์ แร็คคอฟฟ์ ได้นำเสนอแนวคิดของการพิสูจน์แบบความรู้ศูนย์ บทความนี้ได้ให้คำจำกัดความโครงสร้างพื้นฐานของ ZKP ซึ่งเสนอระบบการพิสูจน์ที่ผู้พิสูจน์สามารถโน้มน้าวผู้ตรวจสอบยืนยันความถูกต้องของข้อความได้โดยไม่ต้องเปิดเผยอะไรมากไปกว่าความถูกต้องนั้นเอง ความสมบูรณ์ ความถูกต้อง และความรู้ศูนย์เป็นองค์ประกอบสำคัญ

ปริมาณข้อมูลที่จำเป็นต้องแบ่งปันเพื่อสร้างข้อเท็จจริง เรียกว่า ความซับซ้อนของความรู้ในระบบพิสูจน์แบบโต้ตอบ การลดความซับซ้อนนี้เป็นสิ่งสำคัญยิ่งเมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น แนวคิดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการสร้างโปรโตคอลที่ต้องการความเที่ยงตรงสูงในการพิสูจน์และมีปฏิสัมพันธ์กันน้อยที่สุด

การดำเนินการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์

ตัวอย่างการพิสูจน์แบบ Zero-Knowledge อาจเป็นประโยชน์ในการอธิบายโปรโตคอลแบบ Zero-Knowledge สมมติว่า Alice ต้องการแสดงให้เห็นว่าเธอรู้รหัสผ่านของระบบโดยไม่ต้องเปิดเผย เธอสามารถสร้างหลักฐานการเข้ารหัสเพื่อโน้มน้าวผู้ตรวจสอบว่าเธอรู้รหัสผ่านโดยใช้โปรโตคอลแบบ Zero-Knowledge โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลพื้นฐาน

ZKP มี 2 ประเภทหลัก:

• การพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์แบบโต้ตอบเกี่ยวข้องกับการสนทนาโต้ตอบระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบ
• การพิสูจน์แบบความรู้เป็นศูนย์ที่ไม่โต้ตอบ โดยผู้พิสูจน์จะส่งเพียงข้อความเดียวเท่านั้น

โมเดลความรู้เป็นศูนย์ที่ปรับขนาดได้มากขึ้นและไม่โต้ตอบ (NIZK) มักถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันร่วมสมัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคโนโลยีบล็อคเชน

ทฤษฎีสู่บล็อคเชน

เนื่องจากสกุลเงินดิจิทัลอย่าง Zcash ใช้ zk-snarks (ข้อโต้แย้งความรู้แบบสั้นและไม่มีการโต้ตอบ) เพื่อปกป้องความเป็นส่วนตัวของธุรกรรม ZKP จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับระบบบล็อกเชน ผู้ใช้สามารถยืนยันความถูกต้องของธุรกรรมได้โดยใช้หลักฐานความรู้แบบสั้นและไม่มีการโต้ตอบเหล่านี้ โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลธุรกรรมใดๆ

เทคโนโลยี Zkp มอบความเป็นส่วนตัวและการยืนยันตัวตนของข้อมูลที่ดีขึ้นภายในบล็อกเชนและเครือข่ายบล็อกเชนสาธารณะ ช่วยให้ทุกฝ่ายสามารถเชื่อมต่อกับโครงสร้างพื้นฐานบล็อกเชนสาธารณะได้อย่างปลอดภัย ZKP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบซัพพลายเชนและการประมวลผลแบบหลายฝ่าย เนื่องจากช่วยให้สามารถตรวจสอบธุรกรรมหรือจุดข้อมูลได้โดยไม่ต้องเปิดเผยเนื้อหา

การใช้งาน ZKP กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในระบบนิเวศ Web3 , DeFi และแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์ ( dApps ) ทำให้สามารถใช้โมเดลความปลอดภัยแบบ Zero Trust ได้โดยไม่ต้องมีการตรวจสอบจากภายนอก

การใช้และการดำเนินการ

การใช้งาน ZKP มากมายได้แก่:

• การยืนยันตัวตนโดยไม่เปิดเผยข้อมูลส่วนบุคคล
• การรับประกันความเป็นส่วนตัวผ่านธุรกรรมบล็อคเชนส่วนตัว
• เส้นโค้งรูปวงรีใช้ในการพิสูจน์การเข้ารหัสเพื่อสร้างลายเซ็นที่ปลอดภัย
• การปฏิบัติตามโดยไม่เปิดเผยข้อมูลส่วนบุคคล

เฟรมเวิร์กที่ซับซ้อนกว่า ได้แก่ zk-snarks ซึ่งออกแบบมาเพื่อการตรวจสอบที่รวดเร็วและกระชับ และ bulletproofs ซึ่งมีประสิทธิภาพสำหรับการตรวจสอบช่วง ส่วนโครงสร้างอื่นๆ ที่เน้นสมมติฐานขั้นต่ำ เช่น การตั้งค่าที่เชื่อถือได้ ได้แก่ อาร์กิวเมนต์ความรู้แบบโปร่งใส และอาร์กิวเมนต์ความรู้แบบกระชับและไม่โต้ตอบ

รากฐานของทฤษฎี

Zk-snarks และระบบความรู้แบบไม่โต้ตอบอื่นๆ แย้งว่าจำเป็นต้องมีการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ ซึ่งอาจเป็นข้อเสียเปรียบ นี่คือเป้าหมายของ SNARKs (Secure non-interactive arguments of knowledge) และ STARKs (Scalable transparent arguments of knowledge) ซึ่งเป็นรูปแบบใหม่กว่า สิ่งที่ไม่ควรมองข้ามคือ bulletproof ซึ่งปลอดภัยกว่าในบางสถานการณ์ เพราะไม่จำเป็นต้องมีการตั้งค่าที่เชื่อถือได้

การทำงานของ ZKPs

ความซับซ้อนของการเข้ารหัสเป็นสิ่งจำเป็นต่อการทำความเข้าใจการพิสูจน์แบบ Zero-Knowledge การพิสูจน์แบบเข้ารหัสเหล่านี้ ซึ่งมักอาศัยเส้นโค้งวงรี มอบความสมบูรณ์ ซึ่งรับประกันว่าข้อเรียกร้องที่ถูกต้องสามารถพิสูจน์ได้เสมอ และมอบความมั่นคง ซึ่งรับประกันว่าข้อเรียกร้องที่เป็นเท็จไม่สามารถพิสูจน์ได้

ผู้พิสูจน์จะสร้างข้อพิสูจน์ว่าข้อความนั้นเป็นจริงในโพรโทคอลมาตรฐาน จากนั้นผู้ตรวจสอบจะใช้กลไกการตรวจสอบเพื่อยืนยันข้อพิสูจน์นี้ อัลกอริทึมขั้นสูงและการตระหนักถึงความซับซ้อนของความรู้ในระบบโต้ตอบเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพิสูจน์ดังกล่าว

Zero-knowledge หมายถึงความสามารถในการโน้มน้าวผู้ตรวจสอบโดยไม่เปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมใดๆ ยกตัวอย่างเช่น หนึ่งในลักษณะสำคัญของระบบการเงินแบบกระจายอำนาจ (DeFi) คือการพิสูจน์โดยไม่รั่วไหลของความรู้ ZKP ถือเป็นรากฐานสำคัญในการสร้างสภาพแวดล้อมแบบ Zero Trust ในแง่นี้

ข้อดีและข้อเสีย

การนำ ZKP มาใช้มีข้อดีสำคัญหลายประการ:

• ความเป็นส่วนตัวของข้อมูล: เก็บรักษาข้อมูลผู้ใช้ในระหว่างการส่งและตรวจสอบ
• ความสามารถในการปรับขนาด: โดยเฉพาะในบล็อคเชนที่มี SNARKs และ STARKs
• ลดความไว้วางใจ: ลดการพึ่งพาอำนาจส่วนกลาง

อย่างไรก็ตาม ความยากลำบากมีดังนี้:

• ระบบบางระบบต้องมีการตั้งค่าที่เชื่อถือได้
• ค่าใช้จ่ายในการคำนวณเมื่อสร้างหลักฐาน
• ความรู้เกี่ยวกับการบูรณาการที่ปลอดภัยระหว่างนักพัฒนาและนักการศึกษา

ZKP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้ในการพิสูจน์ความรู้แบบไร้ความรู้ (Zero-Knowledge Proofs of Knowledge) ซึ่งข้อเท็จจริงจะได้รับการยืนยันในขณะที่ข้อมูลส่วนตัวถูกแลกเปลี่ยนระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบ ถือเป็นการปฏิวัติวงการในการพิสูจน์โดยไม่เปิดเผยข้อมูลจริงในแอปพลิเคชันที่มีความละเอียดอ่อนสูง เช่น การดูแลสุขภาพหรือการเงิน

มองไปข้างหน้า

ZKP มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโปรโตคอลยุคหน้า เนื่องจากเทคนิคการเข้ารหัสมีความก้าวหน้า ZKP ถูกออกแบบมาเพื่อให้นักพัฒนานำไปใช้งานในรูปแบบใหม่ๆ เช่น การส่งมอบจุดข้อมูลโดยไม่เปิดเผยบริบท หรือการรับประกันการคำนวณที่ตรวจสอบได้บนโหนดแบบกระจายศูนย์

เนื่องจากแอปพลิเคชัน ZKP มีความเฉพาะทางและซับซ้อนมากขึ้น งานวิจัยใหม่ๆ จึงศึกษาฐานลากรองจ์สำหรับข้อโต้แย้งความรู้แบบสากลและสากลแบบไม่โต้ตอบ องค์กรต่างๆ มุ่งปรับปรุงความปลอดภัยและความสามารถในการปรับขนาดในขณะที่นำการพิสูจน์ความรู้แบบศูนย์มาใช้

สรุปแล้ว ZKP คือรากฐานของเทคโนโลยีการรักษาความเป็นส่วนตัวร่วมสมัย การนำระบบที่ใช้ ZKP มาใช้ต้องดำเนินการดังต่อไปนี้:

• พิจารณาถึงกรณีการใช้งานและความละเอียดอ่อนของข้อมูล
• เลือกกรอบงาน ZKP ที่เหมาะสม (เช่น bulletproofs หรือ zk-snarks)
• รวม ZKP ไว้ในบล็อคเชนหรือระบบเข้ารหัสที่ใหญ่กว่า

สาขานี้ยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดการโต้ตอบระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบในโลกที่คำนึงถึงความเป็นส่วนตัว ขอบคุณผู้บุกเบิกอย่าง Silvio Micali และ Shafi Goldwasser

สรุปได้ว่า ZKP ช่วยให้การโต้ตอบออนไลน์เป็นส่วนตัวและปลอดภัยเป็นไปได้ ZKP เป็นเครื่องมือสำคัญในการเข้ารหัสลับยุคใหม่ ไม่ว่าจะเป็นการยืนยันตัวตน การปกป้องข้อมูลบนบล็อกเชน หรือการประมวลผลแบบส่วนตัว ZKP จะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างอนาคตดิจิทัลที่ปลอดภัย เนื่องจากการใช้งานบล็อกเชนและสกุลเงินดิจิทัลกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง

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.