Докази з нульовим розголошенням (ZKP): майбутня криптографія, яка зберігає конфіденційність
Революційний розвиток у криптографії, докази з нульовим розголошенням (ZKP), дозволяють одній стороні (той, хто доводить) переконати іншу сторону (той, хто верифікує), що певне твердження є істинним, не розкриваючи базову інформацію чи методологію, яка використовувалася для отримання доказу. Ця особлива здатність продемонструвати іншій особі, що твердження є точним, не розкриваючи конфіденційну інформацію, має широкий вплив на блокчейн, автентифікацію, а також додатки безпеки та конфіденційності.
Концепція доказів з нульовим розголошенням
У новаторській статті Шафі Гольдвассера, Сільвіо Мікалі та Чарльза Ракоффа 1985 року «Складність знань інтерактивних систем доказів» було представлено ідею доказів з нульовим розголошенням. У цій статті було визначено фундаментальну структуру ZKP, а також запропоновано систему доказів, в якій доводильник може переконати верифікатора у достовірності твердження, не розкриваючи нічого, крім самої достовірності. Повнота, обґрунтованість та нульове розголошення є основними елементами.
Обсяг інформації, який необхідно передати для встановлення факту, відомий як складність знань інтерактивних систем доказів. Зменшення цієї складності є важливим з розвитком технологій. Ця ідея особливо важлива під час створення протоколів, що вимагають високої точності доказів з мінімальною взаємодією.
Операція доказу з нульовим розголошенням
Приклад доказу з нульовим розголошенням може бути корисним для пояснення протоколів з нульовим розголошенням. Припустимо, Аліса хоче продемонструвати, що вона знає пароль системи, не розкриваючи його. Вона може створити криптографічний доказ, який переконає верифікатор, що вона знає секрет, використовуючи протокол з нульовим розголошенням, не розкриваючи інформацію, що лежить в його основі.
ЗКП бувають двох основних різновидів:
- Інтерактивні докази з нульовим розголошенням передбачають постійний обмін доводами між тим, хто доводить, і тим, хто верифікує.
- Докази з нульовим розголошенням, які не є інтерактивними, в яких доводич передає лише одне повідомлення.
Більш масштабовані, неінтерактивні моделі з нульовим розголошенням (NIZK) часто використовуються в сучасних додатках, особливо в технології блокчейн.
Від теорії до блокчейну
Оскільки криптовалюти, такі як Zcash, використовують zk-snark (короткі неінтерактивні аргументи знання з нульовим розголошенням) для захисту конфіденційності транзакцій, ZKP стали важливими для блокчейн-систем. Користувачі можуть підтвердити легітимність транзакції, використовуючи ці короткі, неінтерактивні докази з нульовим розголошенням, не розкриваючи жодної інформації про транзакцію.
Технологія Zkp забезпечує покращену конфіденційність даних та автентифікацію в блокчейні та публічних блокчейн-мережах, дозволяючи сторонам безпечно взаємодіяти з публічними блокчейн-інфраструктурами. ZKP ідеально підходять для систем ланцюгів поставок та багатосторонніх обчислень, оскільки вони дозволяють перевірити транзакцію або точку даних, не розкриваючи її вміст.
Використання ZKP швидко зростає в екосистемах Web3 , DeFi та децентралізованих додатках ( dApps ). Вони дозволяють використовувати моделі безпеки з нульовою довірою без необхідності зовнішньої перевірки.
Використання та виконання
Серед багатьох застосувань ZKP є:
- Підтвердження особи без розкриття особистої інформації
- Забезпечення конфіденційності через приватні блокчейн-транзакції
- Еліптичні криві використовуються в криптографічному доказі для створення безпечних підписів.
- Дотримання вимог без розголошення конфіденційної інформації
Серед складніших фреймворків є zk-snarks, розроблені для швидкої та лаконічної перевірки, та bulletproofs, ефективні для доказів діапазону. Інші конструкції, що наголошують на мінімальних припущеннях, таких як довірена схема, включають прозорий аргумент знання та лаконічний неінтерактивний аргумент знання.
Тип ЗКП | Взаємодія | Надійне налаштування | Галузь застосування |
zk-SNARKs | Неінтерактивний | Так | Приватні транзакції |
zk-STARKs | Неінтерактивний | Ні | Масштабовані блокчейн-додатки |
Куленепробивні | Неінтерактивний | Ні | Конфіденційні докази діапазону |
Інтерактивні ЗКП | Інтерактивний | Ні | Теоретичні основи |
Основи теорії
Zk-snark та інші неінтерактивні системи знань стверджують, що їм потрібна надійна конфігурація, що може бути слабкістю. Це є метою стислих неінтерактивних аргументів знання (SNARK) та їх новішої варіації, масштабованих прозорих аргументів знання (STARK). Не слід забувати про куленепробивні системи, які є більш безпечними в деяких ситуаціях, оскільки їм не потрібна надійна конфігурація.
Робота ЗКП
Криптографічна складність необхідна для розуміння доказів з нульовим розголошенням. Ці криптографічні докази, які часто базуються на еліптичних кривих, забезпечують повноту, яка гарантує, що завжди можна довести обґрунтоване твердження, та обґрунтованість, яка гарантує, що хибне твердження не можна довести.
Доказувач створює доказ істинності твердження за стандартним протоколом. Потім верифікатор використовує механізми верифікації для підтвердження цього доказу. Для таких доказів необхідні вдосконалені алгоритми та усвідомлення складності знань інтерактивних систем.
Нульове розкриття інформації визначається як здатність переконати верифікатора, не розкриваючи жодної додаткової інформації. Наприклад, однією з головних характеристик децентралізованих фінансів (DeFi) є докази без витоку знань. ZKP слугують основою для створення середовища нульової довіри в цьому сенсі.
Переваги та труднощі
Існує багато важливих переваг впровадження ZKP:
- Конфіденційність даних: Зберігає інформацію користувача під час її передачі та перевірки.
- Масштабованість: особливо в блокчейнах зі SNARK та STARK
- Мінімізація довіри: Зменшує залежність від централізованих органів влади
Тим не менш, труднощі включають:
- Певні системи вимагають надійного налаштування.
- Накладні витрати на обчислення під час створення доказів
- Знання безпечної інтеграції серед розробників та викладачів
ZKP ідеально підходять для використання в доказах знань з нульовим розголошенням, коли факти підтверджуються під час обміну приватною інформацією між доказувачем та верифікатором. Революційно надавати докази без розкриття самих даних у надзвичайно конфіденційних сферах, таких як охорона здоров'я чи фінанси.
Дивлячись уперед
ZKP є важливими для протоколів наступного покоління, оскільки криптографічні методи розвиваються. ZKP призначені для використання розробниками новими способами, такими як надання точок даних без розкриття контексту або гарантування перевірених обчислень на децентралізованих вузлах.
Оскільки додатки ZKP стають більш спеціалізованими та складними, нові дослідження досліджують базиси Лагранжа для екуменічних та екуменічних неінтерактивних аргументів знання. Організації прагнуть покращити безпеку та масштабованість, впроваджуючи докази знань з нульовим розголошенням.
Підсумовуючи, ZKP є основою сучасних технологій збереження конфіденційності. Впровадження систем на основі ZKP вимагає таких дій:
- Врахуйте варіант використання та чутливість даних.
- Виберіть відповідний фреймворк ZKP (наприклад, bulletproofs або zk-snarks).
- Включіть ZKP до більшого блокчейну або криптографічної системи.
Ця галузь продовжує розширюватися, уможливлюючи взаємодію між тими, хто довіряє, та тими, хто верифікує, у світі, де важлива конфіденційність, завдяки таким піонерам, як Сільвіо Мікалі та Шафі Голдвассер.
Підсумовуючи, ZKP дозволяють здійснювати приватну та безпечну онлайн-взаємодію. ZKP пропонують життєво важливий інструмент у сучасній криптографії, будь то для перевірки особи, захисту даних блокчейну чи приватних обчислень. ZKP будуть важливими для створення безпечного цифрового майбутнього, оскільки їхнє впровадження зростатиме в блокчейнах та криптовалютах.
