Доказательства с нулевым знанием (ZKP) — это инновационный криптографический метод, позволяющий одной стороне (доказателю) подтвердить утверждение другой (верификатору), не раскрывая никакой подробной информации о самом утверждении.
Когда предмет контракта или сделки включает в себя очень чувствительные или конфиденциальные данные, ZKP обеспечивают безопасные и частные транзакции, защищая предмет сделки на протяжении всего процесса проверки с помощью строгих математических рамок.
В сущности, ZKP решают важную проблему: как кто-то может доказать обладание утверждением, не раскрывая его? Раскрыть суть транзакции проще простого, но что если сохранить истину, лежащую в основе транзакции, и при этом продемонстрировать невозможность обмана?
ЗКП лучше всего объясняется с помощью доказательства красной карточки: Если Джеймс хочет доказать Винсенту, что он вытянул красную карту из стандартной карточной колоды, ему достаточно взять оставшиеся 51 карту из колоды и систематически показывать Винсенту все 26 черных карт, что позволит Винсенту сделать вывод, что у Джеймса действительно красная карта, не получив при этом никакой информации о том, является ли эта карта тузом червей или тройкой бубен!
ЗКП предлагают безопасное и надежное средство для заключения транзакций, а их универсальность расширяет их актуальность и применение в различных областях — от проверки личности до контроля доступа пользователей.
Универсальность ЗКП расширила их актуальность за пределы традиционных криптографических приложений в такие области, как проверка личности, безопасное голосование и контроль доступа.
В этих случаях доказательства с нулевым знанием устраняют необходимость раскрытия частной информации, гарантируя, что только уполномоченные лица или организации получают доступ к чувствительным системам или данным.
Например, избиратель может подтвердить свое право на участие в выборах, не раскрывая личные данные, такие как адрес или история голосования. Аналогичным образом, предприятия могут внедрять ЗКП для упрощения соблюдения нормативных требований, проверяя соответствие требованиям без раскрытия собственных или конфиденциальных записей.
Знали ли вы? Первой теоретической формулировкой ЗКП стала опубликована в академической статье еще в 1985 году, когда академики Шафи Голдвассер, Сильвио Микали и Чарльз Рэкофф опубликовали свою фундаментальную работу «The Knowledge Complexity of Interactive Proof-Systems».»
В практических приложениях ЗКП поддерживают сценарии, связанные с обменом конфиденциальной информацией, например паролями или закрытыми ключами.
Используя ZKP, можно подтвердить конфиденциальную информацию, не подвергая ее риску неправильного использования в чужих руках. Например, пользователь может подтвердить свое право собственности на цифровой актив, не раскрывая его идентификатор или детали соответствующей транзакции, а избиратель может спокойно проголосовать, не раскрывая свою личность.
ЗКП используют передовые математические конструкции, такие как полиномиальные обязательства, криптография эллиптических кривых или хэш-функции, чтобы продемонстрировать постоянную силу трех центральных свойств, которые обосновывают их существование:
Два типа ЗКП достигают вышеописанного разными способами:
Здесь X post, в котором излагается разница между двумя методами:
ЗКП играют ключевую роль в криптовалюте, учитывая фундаментальную природу публичных бухгалтерских книг, где все базовые детали транзакций, такие как информация об отправителе и получателе или суммы транзакций, видны и проверяемы. Хотя такой уровень прозрачности свидетельствует о доверии и подотчетности, он не снимает опасений по поводу конфиденциальности и секретности, которые обеспечивают ЗКП.
ЗКП предлагают решения важнейших проблем конфиденциальности и безопасности в криптовалютах и цифровых валютах центральных банков (CBDC). Гарантии, предоставляемые ЗКП в отношении конфиденциальности, безопасности и достоверности транзакции, прекрасно дополняют доверие и подотчетность публичных бухгалтерских книг, таких как Bitcoin, что может стать решающим фактором для масштабного внедрения.
Для CBDC принятие ЗКП особенно полезно, поскольку оно позволяет найти оптимальный баланс между регулятивным надзором и конфиденциальностью личности. Правительства могут использовать доказательства нулевого знания для обеспечения соответствия финансовым нормам, одновременно защищая данные пользователей от несанкционированного доступа или злоупотреблений, создавая более безопасную и надежную денежную экосистему.
Такие проекты, как Zcash и Aztec Protocol на Ethereum, используют ZKP для обеспечения частных транзакций, а StarkNet продвигает масштабируемые платформы смарт-контрактов с повышенным уровнем конфиденциальности, используя ZK-роллапы.
В сфере CBDC такие проекты, как шведская e-krona и цифровой евро Европейского центрального банка, исследовали теоретическое использование ZKP для обеспечения баланса между приватностью и соответствием нормативным требованиям. Несмотря на многообещающие перспективы, ни один из реальных CBDC еще не внедрил ZKP в масштабе, и их использование остается в значительной степени экспериментальным.
Zcash, криптовалюта, ориентированная на конфиденциальность, использует вариант ZKP, называемый zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge).
Zk-SNARKs представляют собой криптографические доказательства, которые позволяют пользователям Zcash проверять действительность транзакций на блокчейне, не раскрывая конфиденциальных данных, таких как отправитель, получатель или сумма транзакции, обеспечивая полную конфиденциальность и одновременно сохраняя целостность сети блокчейна.
В экосистеме Zcash пользователи могут выбирать между двумя типами транзакций: прозрачными и экранированными. Прозрачные транзакции работают подобно биткоину (BTC), при этом вся связанная с ними информация о транзакциях находится в открытом доступе.
С другой стороны, экранированные транзакции используют zk-SNARK для сокрытия деталей транзакции, обеспечивая повышенную конфиденциальность и безопасность. Отдавая приоритет выбору пользователя и конфиденциальности, Zcash зарекомендовала себя как лидер в области криптовалютных решений, ориентированных на конфиденциальность, демонстрируя реальный потенциал доказательств нулевого знания.
Знали ли вы? Zcash была создана на основе оригинальной кодовой базы Bitcoin, что означает, что она имеет много общих черт с крупнейшей криптовалютой мира, включая тот факт, что ее общий фиксированный запас составляет 21 миллион монет по всему миру.
ЗКП обеспечивают разнообразные преимущества, широко применимые и влияющие на различные сферы и отрасли.
К числу основных преимуществ ЗКП относятся:
Несмотря на значительные преимущества, ЗКП сталкиваются с определенными проблемами и ограничениями, которые препятствуют их широкому распространению и внедрению.
К основным недостаткам ЗКП относятся:
ЗКП открывают новую эру конфиденциальности и безопасности в цифровом взаимодействии, предлагая трансформационные возможности, которые решают критические проблемы в криптовалютах, CBDC и цифровых финансах, требующие решений, сохраняющих конфиденциальность.
Исследования в области оптимизации криптографии и создания систем с нулевым доверием направлены на решение существующих проблем, снижение вычислительных затрат и повышение безопасности. Эти достижения, вероятно, будут способствовать более широкому внедрению ZKP в таких отраслях, как здравоохранение, системы голосования, управление идентификацией и, что особенно важно, блокчейн и цифровые финансы.
Сейчас развивается реализация ZK-роллапов, которые объединяют несколько транзакций в одну партию и проверяют их с помощью ZKP. Эта инновация значительно повышает масштабируемость сетей блокчейн, снижая стоимость транзакций и увеличивая пропускную способность.
В этом развивающемся ландшафте ZKP выступают в качестве маяка конфиденциальности, обеспечивая безопасные и прозрачные системы, в которых приоритетом являются доверие и конфиденциальность. По мере развития технологии ZKP ее применение выйдет далеко за пределы криптовалют и цифровых финансов, изменив подход к доверию, конфиденциальности и безопасности в цифровую эпоху. Дальнейшее развитие ZKP обещает будущее, в котором решения, повышающие уровень конфиденциальности, станут неотъемлемой частью безопасных и надежных систем во всех секторах экономики.