zk-SNARK: ใช้ใน Cryptocurrency อย่างไร

ธุรกรรมสกุลเงินดิจิทัล แม้ว่าจะไม่ได้เชื่อมโยงโดยตรงกับข้อมูลส่วนบุคคล แต่โดยทั่วไปสามารถตรวจสอบได้เนื่องจากการลงทะเบียนบนบล็อกเชนสาธารณะ เพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจสอบย้อนกลับนี้ จำเป็นต้องมีหมวดหมู่เฉพาะของสกุลเงินดิจิทัลที่เรียกว่า Privacy Coin เหรียญความเป็นส่วนตัวใช้วิธีการต่างๆ มากมายเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เปิดเผยตัวตน เทคนิคหนึ่งที่โดดเด่นคือเทคโนโลยี zk-SNARKs

เทคโนโลยีนี้แสดงถึงองค์ประกอบสำคัญในระบบนิเวศบล็อกเชน ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของบล็อกที่เชื่อมต่อถึงกันในบัญชีแยกประเภทดิจิทัลที่ใช้โดยสกุลเงินดิจิทัล เช่น Bitcoin หรือ Ethereum โดยเน้นที่ความปลอดภัยของข้อมูลและการเข้ารหัส โดยโหนดที่เชื่อมต่อมีบทบาทสำคัญในภาคเทคโนโลยีทางการเงิน (ฟินเทค) สร้างเครือข่ายดิจิทัลที่ซับซ้อนและเป็นนามธรรม

สำหรับบุคคลที่สำรวจการใช้เหรียญความเป็นส่วนตัว ไม่ว่าจะเป็นการทำธุรกรรมส่วนบุคคลหรือการลงทุนในสกุลเงินดิจิทัล สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจเทคโนโลยีที่ซ่อนอยู่ zk-SNARKs แม้จะซับซ้อน แต่ก็เป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีนี้ คู่มือนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำให้ zk-SNARK เข้าใจได้ง่ายขึ้น โดยอธิบายบทบาทและการทำงานของมันในขอบเขตของเหรียญความเป็นส่วนตัว

zk-SNARK คืออะไร?

zk-SNARKs เป็นตัวย่อของ Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge แสดงถึงรูปแบบที่ซับซ้อนของการพิสูจน์การเข้ารหัส ช่วยให้ผู้พิสูจน์สามารถตรวจสอบความจริงของข้อความได้โดยไม่ต้องเปิดเผยรายละเอียดเฉพาะใดๆ เกี่ยวกับข้อความนั้น เทคโนโลยีนี้เป็นรากฐานที่สำคัญในขอบเขตของแอปพลิเคชันบล็อกเชนที่เน้นความเป็นส่วนตัว ทำให้มั่นใจได้ถึงการรักษาความลับของธุรกรรมโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์และการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล

โดยแก่นแท้แล้ว zk-SNARK จะรักษาหลักการของความรู้เป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าผู้พิสูจน์สามารถตรวจสอบการอ้างสิทธิ์ได้โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลที่แท้จริง นี่เป็นสิ่งสำคัญในสถานการณ์ เช่น การพิสูจน์ยอดเงินในบัญชีที่เพียงพอสำหรับการทำธุรกรรมโดยไม่เปิดเผยจำนวนเงินที่แน่นอน หรือการยืนยันตัวตนโดยไม่เปิดเผยข้อมูลส่วนบุคคล

ลักษณะที่ 'กระชับ' ของ zk-SNARK หมายถึงขนาดการพิสูจน์ที่เล็กและกระบวนการตรวจสอบที่รวดเร็ว ทำให้มีประสิทธิภาพและใช้งานได้จริงสำหรับแอปพลิเคชันบล็อกเชน ลักษณะที่ไม่โต้ตอบช่วยให้กระบวนการง่ายขึ้น เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีการสื่อสารอย่างต่อเนื่องระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบ

zk-SNARK เป็นส่วนสำคัญต่อความเป็นส่วนตัวในสกุลเงินดิจิทัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบล็อกเชนสาธารณะที่รายละเอียดธุรกรรมมักจะโปร่งใส ตัวอย่างเช่น Zcash ซึ่งเป็นสกุลเงินดิจิทัลที่เน้นความเป็นส่วนตัว ใช้ zk-SNARKs เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมในขณะที่ปกปิดรายละเอียดของผู้เข้าร่วม เช่น ที่อยู่และมูลค่าของธุรกรรม

การพัฒนา zk-SNARK มีการพัฒนานับตั้งแต่มีการกล่าวถึงในการวิจัยเชิงวิชาการในช่วงแรก โดยได้รับความช่วยเหลือที่สำคัญจากบุคคลสำคัญอย่าง Alessandro Chiesa ผู้ร่วมก่อตั้ง Zcash วิวัฒนาการนี้สะท้อนให้เห็นในการใช้งานจริงของ zk-SNARK ซึ่งปัจจุบันมีบทบาทสำคัญในการรับรองความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยของธุรกรรมในพื้นที่บล็อกเชน

โดยสรุป zk-SNARK นำเสนอเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการรักษาความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยในธุรกรรมบล็อคเชน สร้างความสมดุลระหว่างการรักษาความลับและความจำเป็นในการตรวจสอบในการโต้ตอบทางดิจิทัล

ความรู้เป็นศูนย์คืออะไร?

ความรู้เป็นศูนย์เป็นแนวคิดในวิทยาการเข้ารหัสลับที่เน้นการแบ่งปันข้อมูลน้อยที่สุดในระหว่างการตรวจสอบใบแจ้งยอด เป็นเรื่องเกี่ยวกับการสร้างหลักฐานที่จำกัดการถ่ายโอนข้อมูล

งานพื้นฐานในพื้นที่นี้เริ่มต้นจากรายงานปี 1980 เรื่อง "ความซับซ้อนของความรู้ของระบบพิสูจน์เชิงโต้ตอบ" บทความนี้สำรวจว่าความรู้ถูกนำมาใช้ในการพิสูจน์ระหว่างระบบเชิงโต้ตอบอย่างไร ซึ่งมีส่วนช่วยให้เราเข้าใจการจัดการความรู้ในวิทยาการคอมพิวเตอร์

งานวิจัยนี้มีรากฐานมาจากรายงานที่ทรงอิทธิพลของ Stephen Cook ในปี 1971 เรื่อง "The Completeness of Theorem Proving Procedures" ซึ่งเจาะลึกถึงความซับซ้อนของอัลกอริทึม ในทำนองเดียวกัน เอกสารความรู้ที่ซับซ้อนมุ่งเน้นไปที่การกำหนดขีดจำกัดของความรู้ในการพิสูจน์

ในทางปฏิบัติ ความรู้ที่เป็นศูนย์เกี่ยวข้องกับการพิสูจน์ตัวตนในการสื่อสารด้วยซอฟต์แวร์ เมื่อระบบโต้ตอบกัน และจำเป็นต้องพิสูจน์การอ้างสิทธิ์กับอีกระบบหนึ่ง Zero Knowledge จะเสนอวิธีการดำเนินการนี้ได้อย่างปลอดภัย โดยมีข้อมูลรั่วไหลน้อยที่สุด

ตัวอย่างเช่น ในแนวทางพื้นฐาน ระบบอาจพิสูจน์ความรู้เกี่ยวกับรหัสผ่านโดยการส่งโดยตรง แต่โปรโตคอลที่ไม่มีความรู้มุ่งเป้าไปที่การตรวจสอบการกล่าวอ้างเช่นนี้ด้วยข้อมูลขั้นต่ำ โดยหลีกเลี่ยงการส่งรหัสผ่านโดยตรง โปรโตคอลเหล่านี้อาศัยความน่าจะเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการรับรองความถูกต้องมีความแม่นยำ

การพิสูจน์เชิงโต้ตอบเกี่ยวข้องกับการสนทนาอย่างต่อเนื่องระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบ ในการพิสูจน์ความรู้แบบศูนย์ การโต้ตอบนี้จะถูกบีบอัดเป็นแพ็คเกจเดียวที่ปลอดภัย ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบแบบไม่โต้ตอบได้

แนวคิดของการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์แบบไม่โต้ตอบได้รับการสาธิตครั้งแรกในรายงานปี 1988 ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเพิ่มเติม เช่น SNARK (ข้อโต้แย้งแห่งความรู้ที่ไม่โต้ตอบโดยสรุป) แนวคิดเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่มีการเปิดตัว

การนำแนวคิดเหล่านี้ไปใช้ในทางปฏิบัติคือโปรโตคอลของ Pinocchio ที่เสนอในปี 2013 ซึ่งอนุญาตให้มีการตรวจสอบการคำนวณโดยสาธารณะโดยแหล่งที่มาที่ไม่น่าเชื่อถือ แนวคิดเหล่านี้ได้พัฒนาไปสู่ระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น แม้ว่าจะยังคงท้าทายที่จะเข้าใจอย่างเต็มที่เนื่องจากความซับซ้อนและความแปลกใหม่ทางคณิตศาสตร์

zk-SNARK ยังคงเป็นสาขาที่กำลังพัฒนา โดยมีการวิจัยและการนำไปใช้อย่างต่อเนื่อง มีการสำรวจการใช้งานในระบบต่างๆ ทำให้เป็นประเด็นที่น่าสนใจในด้านการเข้ารหัส มาเจาะลึกถึงวิธีการทำงานของ zk-SNARK โดยเน้นที่การใช้งานจริงมากกว่าคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนเบื้องหลัง

zk-SNARK ทำงานอย่างไร

ในขอบเขตของสกุลเงินดิจิทัล zk-SNARK มีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบธุรกรรมในขณะที่รักษาความเป็นส่วนตัว เครื่องมือเข้ารหัสเหล่านี้ช่วยให้ผู้ส่งธุรกรรมสามารถแสดงให้เห็นว่าพวกเขาตรงตามเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมด เช่น มีเงินทุนเพียงพอและรหัสส่วนตัวที่ถูกต้อง โดยไม่ต้องเปิดเผยรายละเอียดที่ละเอียดอ่อน เช่น ที่อยู่หรือจำนวนธุรกรรม สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเข้ารหัสกฎที่เป็นเอกฉันท์บางประการของบล็อคเชนเป็น zk-SNARK

zk-SNARK จะตรวจสอบโดยพื้นฐานว่ามีการคำนวณเฉพาะเกิดขึ้น โดยเปลี่ยนการคำนวณดั้งเดิมให้เป็นรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงมากผ่านชุดของการแปลง ตัวอย่างเช่น ในการพิสูจน์การครอบครองรหัสผ่าน การอ้างสิทธิ์จริงจะถูกเปลี่ยนแปลงให้เทียบเท่ากับการทำงาน เช่น การเรียกใช้รหัสผ่านข้อความธรรมดาผ่านอัลกอริธึมการแฮช กระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้มีความสำคัญ เนื่องจากจะแปลงฟังก์ชันให้อยู่ในรูปแบบที่สามารถตรวจสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลต้นฉบับ

ในการสร้าง zk-SNARK ผู้พิสูจน์จะสร้างสมการพหุนามที่ทำหน้าที่เป็นปริศนาการเข้ารหัส สมการเหล่านี้จำเป็นสำหรับ zk-SNARK ซึ่งเป็นการสร้างวิธีการที่ปลอดภัยในการถ่ายทอดความจริงโดยไม่ต้องเปิดเผย ความสุ่มเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการนี้ โดยเพิ่มลักษณะเฉพาะให้กับการพิสูจน์แต่ละข้อ และป้องกันการวิศวกรรมย้อนกลับ

ลายเซ็นดิจิทัลยังมีบทบาทสำคัญในการทำงานของ zk-SNARK ผู้พิสูจน์สร้างคู่ของคีย์ (สาธารณะและส่วนตัว) และใช้คีย์ส่วนตัวเพื่อลงนามในธุรกรรม จากนั้นธุรกรรมนี้จะถูกเข้ารหัสลงใน zk-SNARK ซึ่งเป็นการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ของความถูกต้อง เมื่อหลักฐานนี้พร้อมด้วยกุญแจสาธารณะถูกส่งไปยังผู้ตรวจสอบ พวกเขาสามารถยืนยันความถูกต้องของธุรกรรมได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องรับข้อมูลเพิ่มเติมใดๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้

โดยสรุป zk-SNARK ผสมผสานการแปลงทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน สมการพหุนาม และลายเซ็นดิจิทัล เพื่อให้สามารถตรวจสอบธุรกรรมที่ปลอดภัยและเป็นส่วนตัวบนเครือข่ายบล็อกเชน เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความเป็นส่วนตัวในการทำธุรกรรมสกุลเงินดิจิทัลเท่านั้น แต่ยังเปิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการประมวลผลที่ปลอดภัยและไร้ความน่าเชื่อถืออีกด้วย

การใช้งานที่สำคัญของ zk-SNARK

zk-SNARK มีบทบาทสำคัญในการยกระดับความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยในโลกดิจิทัล โดยมีผลกระทบที่เกิดขึ้นในสาขาต่างๆ ต่อไปนี้เป็นภาพรวมบางส่วนที่สำคัญซึ่ง zk-SNARK กำลังสร้างความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ:

Blockchain และสัญญาอัจฉริยะ

ในโลกของบล็อกเชน zk-SNARK เป็นเครื่องมือในการอำนวยความสะดวกในการทำธุรกรรมส่วนตัวแต่สามารถตรวจสอบได้บนบัญชีแยกประเภทสาธารณะ เทคโนโลยีนี้เป็นอัญมณีที่ซ่อนอยู่ที่ช่วยให้สามารถทำธุรกรรมโดยไม่เปิดเผยตัวตนบนเครือข่ายบล็อกเชน ซึ่งรับประกันทั้งความเป็นส่วนตัวและความสมบูรณ์

การยืนยันตัวตน

zk-SNARK มีศักยภาพที่จะปฏิวัติวิธีการยืนยันตัวตนของเรา สิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดสถานการณ์ที่คุณสามารถพิสูจน์อายุหรือสัญชาติของคุณได้โดยไม่ต้องเปิดเผยรายละเอียดเฉพาะ เช่น วันเกิดหรือหมายเลขหนังสือเดินทางของคุณ เพื่อให้มั่นใจถึงความเป็นส่วนตัวในการระบุตัวตนส่วนบุคคล

การทำธุรกรรมทางการเงินที่ปลอดภัย

ด้วยภัยคุกคามจากการละเมิดข้อมูลที่เพิ่มขึ้น zk-SNARK จึงถือเป็นป้อมปราการแห่งความเป็นส่วนตัวสำหรับกิจกรรมทางการเงินออนไลน์ พวกเขาปกป้องธุรกรรมทางการเงิน ทำให้แน่ใจว่าข้อมูลทางการเงินที่ละเอียดอ่อนยังคงเป็นความลับ

ความเป็นส่วนตัวของข้อมูลในการดูแลสุขภาพ

ในภาคการดูแลสุขภาพ ซึ่งบันทึกผู้ป่วยมีความเสี่ยงต่อภัยคุกคามทางไซเบอร์ zk-SNARKs มอบโซลูชันที่มีประสิทธิภาพ พวกเขาเข้ารหัสเวชระเบียน เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่ละเอียดอ่อนนี้สามารถเข้าถึงได้โดยผู้ป่วยและผู้ให้บริการด้านสุขภาพที่ได้รับอนุญาตเท่านั้น

แอปพลิเคชันเหล่านี้เน้นย้ำถึงลักษณะการเปลี่ยนแปลงและความสามารถรอบด้านของ zk-SNARK ในการปกป้องความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยในหลากหลายภาคส่วน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของแอปพลิเคชันเหล่านี้ในการสร้างโลกดิจิทัลที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

เหรียญใดใช้ zk-SNARKs?

SNARK crypto หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเหรียญความเป็นส่วนตัว ใช้เทคโนโลยี zk-SNARKs เพื่อเพิ่มความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้ภายในพื้นที่สกุลเงินดิจิทัล สกุลเงินดิจิทัลประเภทนี้มีตัวอย่างที่รู้จักกันดี เช่น:

Zcash (ZEC)
หมิ่น (XVG)
โมเนโร (XMR)
แดช (แดช)
บีม (บีม)
โฮริเซน (ZEN)
ไบต์คอยน์ (BCN)

ข้อกังวลหลักเกี่ยวกับ zk-SNARK คือช่องโหว่ของคีย์ส่วนตัว หากถูกบุกรุก อาจนำไปสู่การสร้างหลักฐานการฉ้อโกง อาจทำให้เกิดการผลิตและการใช้เหรียญความเป็นส่วนตัวปลอมในทางที่ผิด

นอกเหนือจากสกุลเงินดิจิทัลแล้ว zkSNARK ยังค้นหาแอปพลิเคชันในโดเมนต่างๆ:

การยืนยันตัวตน : ช่วยให้สามารถตรวจสอบข้อมูลประจำตัวของผู้ใช้ได้โดยไม่ต้องใช้รหัสผ่านหรือเอกสารแบบเดิมๆ เช่น หนังสือเดินทางหรือสูติบัตร จึงเป็นการปกป้องข้อมูลส่วนบุคคลที่ละเอียดอ่อน
ระบบการลงคะแนนเสียง : zkSNARKs สามารถตรวจสอบตัวตนของผู้มีสิทธิเลือกตั้งในขณะที่ยังคงรักษาความเป็นนิรนาม จึงมั่นใจได้ถึงความเป็นส่วนตัวของผู้มีสิทธิเลือกตั้ง แม้ว่าข้อมูลบัตรลงคะแนนจะถูกเปิดเผยก็ตาม
การบีบอัดข้อมูล : แอปพลิเคชั่นนี้น่าสนใจเป็นพิเศษและควรค่าแก่การสำรวจเพิ่มเติม

ตัวอย่างการใช้งานจริงของ zkSNARK ที่ใช้งานอยู่คือFilecoin ซึ่งเป็นเครือข่ายการจัดเก็บข้อมูลแบบกระจายอำนาจที่คล้ายกับ Dropbox ที่ใช้บล็อกเชน ในระบบนิเวศนี้ ผู้ให้บริการพื้นที่จัดเก็บข้อมูล (หรือ "ผู้ตรวจสอบ") จะต้องสาธิตการจัดเก็บข้อมูลออนไลน์ที่เหมาะสมให้กับโหนดของเครือข่าย ("ผู้ตรวจสอบ") กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับรองความสมบูรณ์และความปลอดภัยของข้อมูล โดยอาจต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมาก

Filecoin อธิบายว่าปริมาณของผู้ให้บริการจัดเก็บข้อมูลที่ต้องตรวจสอบนั้นมีมากมายและเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อรักษาการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพและความสามารถในการขยายขนาด เครือข่ายต้องการโซลูชันสำหรับการตรวจสอบที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ zk-SNARK นำเสนอโซลูชันนี้โดยลดเวลาและข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบพื้นที่เก็บข้อมูลลงอย่างมาก

สำหรับผู้ให้บริการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลบนเครือข่าย Filecoin นั้น zk-SNARK จะลดปริมาณการถ่ายโอนข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการพิสูจน์พื้นที่จัดเก็บ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายโดยรวม

คำติชมของ zk-SNARKs

แม้ว่า zk-SNARKs จะเป็นการปฏิวัติ แต่ก็มีความท้าทายในตัวมันเอง ข้อกังวลหลักประการหนึ่งคือช่องโหว่ที่อาจเกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับคีย์ส่วนตัวที่ใช้ในการตั้งค่าโปรโตคอลการพิสูจน์ หากคีย์นี้ถูกบุกรุก อาจนำไปสู่การสร้างหลักฐานเท็จ แต่ดูเหมือนมีความถูกต้อง ทำให้เกิดกิจกรรมการปลอมแปลง เช่น การสร้างโทเค็น Zcash โดยไม่ได้รับอนุญาต เพื่อลดความเสี่ยงนี้ Zcash ได้ใช้โปรโตคอลการพิสูจน์ที่ซับซ้อน ซึ่งเกี่ยวข้องกับหลายฝ่ายเพื่อลดโอกาสในการปลอมแปลง

อีกประเด็นหนึ่งที่ได้รับการหยิบยกขึ้นมาด้วย Zcash เกี่ยวข้องกับรูปแบบทางเศรษฐกิจ ในช่วงแรก Zcash นำเสนอสิ่งที่เรียกว่า "ภาษีของผู้ก่อตั้ง" โดยที่ 20% ของโทเค็นที่ขุดได้จะถูกจัดสรรให้กับนักพัฒนา ลักษณะนี้ได้จุดประกายการวิพากษ์วิจารณ์ โดยบางคนแนะนำว่าอาจนำไปสู่การสร้างโทเค็น Zcash ที่ไม่เปิดเผยจำนวน ดังนั้นจึงทำให้ยากต่อการตรวจสอบจำนวนโทเค็นทั้งหมดที่หมุนเวียน

เพื่อตอบสนองต่อข้อกังวลเหล่านี้ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาของการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ใน zk-SNARKs จึงได้มีการพยายามปรับปรุงเทคโนโลยี ตั้งแต่ปี 2019 ทีมพัฒนาชื่อ Suterusu ได้ทำงานกับตัวแปรที่เรียกว่า zK-ConSNARK นวัตกรรมนี้อ้างว่าไม่จำเป็นต้องมีการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ จึงช่วยเสริมด้านความปลอดภัย โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อขยายการคุ้มครองความเป็นส่วนตัวไปยังบล็อกเชนกระแสหลัก เช่น Bitcoin และมีอัตราเงินเฟ้อต่ำที่สุดในบรรดาสกุลเงินดิจิทัลในปัจจุบัน ซึ่งแสดงถึงก้าวสำคัญในการวิวัฒนาการของเทคโนโลยี zk-SNARK