zk-SNARK: як це використовується в криптовалюті

Транзакції з криптовалютою, хоча і не пов’язані безпосередньо з особистими даними, зазвичай можна відстежити завдяки їх реєстрації в публічному блокчейні. Щоб обійти це відстеження, потрібна спеціальна категорія криптовалюти, відома як конфіденційна монета. Койни конфіденційності використовують різні методи для забезпечення анонімності, однією з яких є технологія zk-SNARKs.

Ця технологія є ключовим компонентом екосистеми блокчейну, символізуючи взаємопов’язані блоки в цифровій книзі, яка використовується такими криптовалютами, як біткойн або ефіріум. Він наголошує на безпеці даних і шифруванні, а підключені вузли відіграють вирішальну роль у секторі фінансових технологій (fintech), створюючи складну та абстрактну цифрову мережу.

Для людей, які досліджують використання конфіденційних монет для особистих транзакцій або як інвестиції в криптовалюту, вкрай важливо зрозуміти основну технологію. zk-SNARKs, незважаючи на складність, є ключовим аспектом цієї технології. Цей посібник спрямований на демістифікацію zk-SNARK, пояснюючи його роль і функціональність у сфері конфіденційних монет.

Що таке zk-SNARK?

zk-SNARKs, абревіатура від Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, представляють складну форму криптографічного доказу, що дозволяє перевіряльнику перевірити правдивість твердження, не розкриваючи жодних конкретних деталей про саме твердження. Ця технологія є наріжним каменем у сфері блокчейн-додатків, орієнтованих на конфіденційність, забезпечуючи конфіденційність транзакцій без шкоди для цілісності та можливості перевірки даних.

За своєю суттю zk-SNARK підтримує принцип нульового знання, тобто перевіряльник може перевірити твердження, не розкриваючи фактичну інформацію. Це має вирішальне значення в таких сценаріях, як підтвердження достатнього балансу на рахунку для транзакції без розкриття точної суми або підтвердження особи без розголошення особистих даних.

«Стислий» аспект zk-SNARK стосується невеликого розміру перевірки та швидкого процесу перевірки, що робить їх ефективними та практичними для програм блокчейну. Їхня неінтерактивна природа ще більше спрощує процес, оскільки не вимагає постійного спілкування між перевіряючим і перевіряючим.

zk-SNARK є невід’ємною частиною конфіденційності в криптовалютах, особливо в публічних блокчейнах, де деталі транзакцій зазвичай прозорі. Наприклад, Zcash , криптовалюта, орієнтована на конфіденційність, використовує zk-SNARK для перевірки транзакцій, зберігаючи дані учасників, як-от адреси та вартість транзакцій, прихованими.

Розробка zk-SNARK розвивалася з моменту її ранніх згадок в академічних дослідженнях із значним внеском таких діячів, як Алессандро К’єза , співзасновник Zcash. Ця еволюція відображається в практичних застосуваннях zk-SNARK, які зараз відіграють ключову роль у забезпеченні конфіденційності та безпеки транзакцій у просторі блокчейну.

Таким чином, zk-SNARKs пропонують потужний інструмент для підтримки конфіденційності та безпеки в блокчейн-транзакціях, встановлюючи баланс між конфіденційністю та необхідністю перевірки під час цифрових взаємодій.

Що таке нульові знання?

Нульове знання — це концепція в криптографії, яка зосереджується на мінімальному обміні інформацією під час перевірки оператора. Йдеться про створення доказів, які обмежують передачу даних.

Фундаментальна робота в цій галузі почалася з роботи 1980-х років "Складність знань інтерактивних систем доказів". У цьому документі досліджено, як знання використовуються в доказах між інтерактивними системами, сприяючи нашому розумінню обробки знань в інформатиці.

Це дослідження сягає своїм корінням у впливову статтю Стівена Кука 1971 року «Повнота процедур доведення теорем», яка заглибилася в складність алгоритмів. Подібним чином документ про складність знань зосереджувався на визначенні меж знань у доказах.

На практиці нульові знання стосуються автентифікації в комунікації програмного забезпечення. Коли системи взаємодіють і одній потрібно довести претензію іншій, нульове знання пропонує методи зробити це безпечно з мінімальним витоком даних.

Наприклад, у базовому підході система може довести знання пароля, передавши його безпосередньо. Але протоколи з нульовим знанням спрямовані на перевірку подібних заяв із мінімальною інформацією, уникаючи прямої передачі пароля. Ці протоколи покладаються на ймовірність, щоб гарантувати вірогідну точність автентифікації.

Інтерактивні докази передбачають постійний діалог між перевіряючим і перевіряючим. У доказах з нульовим знанням ця взаємодія стиснута в єдиний безпечний пакет, що дозволяє здійснювати неінтерактивну перевірку.

Концепція неінтерактивних доказів із нульовим знанням була вперше продемонстрована в статті 1988 року, що призвело до подальших розробок, таких як SNARK (короткі неінтерактивні аргументи знання). Ці концепції постійно вдосконалювалися з моменту їх появи.

Практичним застосуванням цих ідей є протокол Піноккіо, запропонований у 2013 році. Він дозволяє публічно перевіряти обчислення ненадійними джерелами. Ці концепції перетворилися на більш складні системи, хоча їх все ще складно повністю зрозуміти через їх математичну складність і новизну.

zk-SNARK все ще розвивається, дослідження та впровадження тривають. Його застосування досліджується в різних системах, що робить його важливою сферою інтересів у криптографії. Давайте глибше розглянемо, як працює zk-SNARK, зосередившись на його практичному застосуванні, а не на складній математиці, що стоїть за ним.

Як працюють zk-SNARK

У сфері криптовалют zk-SNARK відіграють ключову роль у перевірці транзакцій, зберігаючи конфіденційність. Ці криптографічні інструменти дозволяють відправнику транзакції продемонструвати, що він відповідає всім необхідним умовам, наприклад, наявність достатньої кількості коштів і правильного закритого ключа, не розкриваючи жодних конфіденційних деталей, як-от адреси чи суми транзакцій. Це досягається шляхом кодування певних консенсусних правил блокчейну в zk-SNARK.

zk-SNARK фундаментально перевіряє, чи відбулося конкретне обчислення, перетворюючи вихідне обчислення в дуже конкретний математичний формат за допомогою серії перетворень. Наприклад, під час підтвердження володіння паролем фактична претензія змінюється на функціональний еквівалент, подібно до запуску простого текстового пароля через алгоритм хешування. Цей процес перетворення має вирішальне значення, оскільки він перетворює функцію у формат, який можна ефективно перевірити без розкриття вихідних даних.

Щоб створити zk-SNARK, прувер генерує поліноміальні рівняння, які діють як криптографічні головоломки. Ці рівняння є важливими для zk-SNARK, створюючи безпечний метод передачі правди без розголошення. Випадковість має вирішальне значення в цьому процесі, додаючи унікальний аспект до кожного доказу та запобігаючи зворотній інженерії.

Цифрові підписи також відіграють вирішальну роль у роботі zk-SNARK. Проверник генерує пару ключів (відкритий і закритий) і використовує закритий ключ для підписання транзакції. Потім ця транзакція кодується в zk-SNARK, надаючи математичний доказ її дійсності. Коли це підтвердження разом із відкритим ключем надсилається верифікатору, він може швидко й ефективно підтвердити дійсність транзакції, не отримуючи жодної додаткової інформації про неї.

Підсумовуючи, zk-SNARK поєднують складні математичні перетворення, поліноміальні рівняння та цифрові підписи, щоб забезпечити безпечну та приватну перевірку транзакцій у мережах блокчейн. Ця технологія не тільки покращує конфіденційність у транзакціях з криптовалютою, але й відкриває нові можливості для безпечного, надійного обчислення.

Ключові застосування zk-SNARK

zk-SNARK відіграють вирішальну роль у підвищенні конфіденційності та безпеки в цифровому середовищі, і їхній вплив відчувається в різних сферах. Ось огляд деяких ключових сфер, у яких zk-SNARK мають значний вплив:

Блокчейн і смарт-контракти

У світі блокчейну zk-SNARK відіграють важливу роль у полегшенні приватних, але перевірених транзакцій у публічних книгах. Ця технологія є прихованою перлиною, яка дозволяє здійснювати анонімні транзакції в мережах блокчейну, забезпечуючи як конфіденційність, так і цілісність.

Підтвердження особи

zk-SNARK мають потенціал революціонізувати спосіб перевірки особистості. Вони дозволяють сценарії, коли ви можете підтвердити свій вік або національність без необхідності розкривати конкретні дані, як-от дату народження чи номер паспорта, забезпечуючи конфіденційність під час ідентифікації особи.

Безпечні фінансові операції

Зі зростанням загрози витоку даних zk-SNARK є бастіоном конфіденційності для фінансової діяльності в Інтернеті. Вони захищають фінансові операції, гарантуючи, що конфіденційні фінансові дані залишаються конфіденційними.

Конфіденційність даних у сфері охорони здоров’я

У секторі охорони здоров’я, де записи пацієнтів уразливі до кіберзагроз, zk-SNARK є надійним рішенням. Вони шифрують медичні записи, гарантуючи, що ця конфіденційна інформація доступна лише пацієнтам та їхнім авторизованим постачальникам медичних послуг.

Ці програми підкреслюють трансформаційну та універсальну природу zk-SNARK у захисті конфіденційності та безпеки в різних секторах, демонструючи їхню важливість у побудові більш безпечного цифрового світу.

Які монети використовують zk-SNARK?

Крипто SNARK, який зазвичай називають монетою конфіденційності, використовує технологію zk-SNARKs для підвищення конфіденційності користувачів у просторі криптовалюти. Цей тип криптовалюти включає добре відомі приклади, такі як:

Zcash (ZEC)
Грань (XVG)
Monero (XMR)
Тире (DASH)
Промінь (BEAM)
Horizen (ZEN)
Bytecoin (BCN)

Основною проблемою для zk-SNARK є вразливість закритого ключа. У разі скомпрометації це може призвести до створення шахрайських доказів, що потенційно дозволить створювати та зловживати підробленими конфіденційними монетами.

Окрім криптовалюти, zkSNARK знаходять застосування в різних сферах:

Підтвердження особи : вони дозволяють перевіряти облікові дані користувача без необхідності вводити паролі чи традиційні документи, як-от паспорти чи свідоцтва про народження, захищаючи таким чином конфіденційну особисту інформацію.
Системи голосування : zkSNARK можуть підтверджувати ідентифікацію виборців, зберігаючи анонімність, забезпечуючи конфіденційність виборців, навіть якщо інформація про виборчий бюлетень розголошується.
Стиснення даних : ця програма особливо захоплююча і заслуговує на подальше вивчення.

Практичним прикладом використання zkSNARK єFilecoin , децентралізована мережа зберігання, подібна до Dropbox на основі блокчейну. У цій екосистемі постачальники сховищ (або «перевірячі») повинні продемонструвати належне зберігання даних у мережі для вузлів мережі («верифікатори»). Цей процес, важливий для забезпечення цілісності та безпеки даних, може потребувати ресурсів.

Filecoin пояснює, що обсяг постачальників сховищ даних, який необхідно перевірити, є значним і постійно збільшується. Для підтримки ефективної роботи та масштабованості мережі потрібне рішення для швидкої та надійної перевірки. zk-SNARK пропонують це рішення, значно скорочуючи час і дані, необхідні для перевірки зберігання.

Для постачальників сховищ у мережі Filecoin zk-SNARK зменшують обсяг передачі даних, необхідний для підтвердження зберігання, тим самим знижуючи експлуатаційні витрати та підвищуючи загальну ефективність мережі.

Критика zk-SNARKs

zk-SNARK, незважаючи на те, що вони революційні, мають власний набір проблем. Однією з головних проблем є потенційна вразливість, пов’язана з закритим ключем, який використовується під час налаштування протоколу перевірки. Якщо цей ключ буде скомпрометовано, це може призвести до створення фальшивих, але, здавалося б, дійсних доказів, що дозволить здійснювати підробку, наприклад неавторизовану генерацію токенів Zcash. Щоб пом’якшити цей ризик, Zcash реалізував складний протокол перевірки, в якому брали участь кілька сторін, щоб мінімізувати ймовірність підробки.

Інше питання, яке було піднято щодо Zcash, стосується його економічної моделі. На ранніх етапах Zcash запровадив так званий «податок із засновників», коли 20% видобутих токенів виділялося розробникам. Цей аспект викликав критику, дехто припускав, що це може призвести до створення нерозголошеної кількості токенів Zcash, що ускладнить встановлення загальної кількості токенів в обігу.

У відповідь на ці занепокоєння, і зокрема на проблему довіреної установки в zk-SNARK, було докладено зусиль для вдосконалення технології. З 2019 року команда розробників під назвою Suterusu працює над варіантом під назвою zK-ConSNARK. Ця інновація стверджує, що усуває потребу в довіреній установці, таким чином посилюючи аспект безпеки. Він спрямований на поширення захисту конфіденційності на основні блокчейни, такі як біткойн, і може похвалитися найнижчим рівнем інфляції серед поточних криптовалют, що є значним кроком вперед у розвитку технології zk-SNARK.

Зверніть увагу, що Plisio також пропонує вам:

Створіть крипторахунки-фактури в 2 кліки and Приймайте криптовалютні пожертви

12 інтеграції

6 бібліотеки для найпопулярніших мов програмування

19 криптовалют і 12 блокчейн