Докази з нульовим рівнем знань (ZKP) – це інноваційний криптографічний метод, який дозволяє одній стороні (доказуючій) підтвердити претензію іншій стороні (перевіряючій) без розкриття будь-якої детальної інформації про саму претензію.
Коли предметом контракту або транзакції є дуже чутливі або конфіденційні дані, ZKP забезпечують безпечні та приватні транзакції, захищаючи предмет транзакції протягом усього процесу перевірки за допомогою суворих математичних принципів.
По суті, ZKP вирішують важливу проблему: як хтось може довести володіння твердженням, не розкриваючи його? Розкрити суть транзакції – це найпростіше, але що, якщо істину, яка лежить в основі транзакції, можна було б захистити, продемонструвавши при цьому неможливість обману?
ЗКП найкраще пояснити за допомогою доказу червоної картки: Якщо Джеймс хоче довести Вінсенту, що він витягнув червону карту зі стандартної колоди, все, що йому потрібно зробити, це взяти решту 51 карту з колоди і систематично показувати Вінсенту всі 26 чорних карт, що дозволить Вінсенту зробити висновок, що у Джеймса дійсно червона карта, не отримуючи при цьому ніякої інформації про те, чи є ця карта тузом чирви або трійкою бубнів!
ЗКП пропонують безпечний і надійний засіб для укладання транзакцій, а їх універсальний характер розширює їх актуальність і застосування в різних сферах – від перевірки особи до контролю доступу користувачів.
Універсальність ЗКП розширила їх актуальність за межі традиційних криптографічних додатків в таких областях, як перевірка особи, безпечне голосування і контроль доступу.
У цих випадках використання докази з нульовим рівнем знання усувають необхідність розкриття приватної інформації, гарантуючи, що лише уповноважені фізичні або юридичні особи отримають доступ до конфіденційних систем або даних.
Чи знаєте ви?Першим теоретичним формулюванням ZKP була опублікована в науковій статті ще в 1985 році, коли академіки Шафі Голдвассер, Сільвіо Мікалі і Чарльз Ракофф опублікували свою фундаментальну роботу “Складність знань інтерактивних систем доказу.”
У практичному застосуванні ZKP підтримують сценарії, що передбачають обмін конфіденційною інформацією, такою як паролі або приватні ключі.
За допомогою ZKP можна перевіряти конфіденційну інформацію, не наражаючись на ризик її неправомірного використання в чужих руках. Наприклад, користувач може довести своє право власності на цифровий актив, не розкриваючи ідентифікатор активу або пов’язані з ним деталі транзакції, а виборець може безпечно віддати свій голос, не розкриваючи свою особу.
ЗКП використовують передові математичні конструкції, такі як поліноміальні зобов’язання, криптографія еліптичних кривих або хеш-функції, щоб продемонструвати постійну дійсність трьох основних властивостей, які обґрунтовують їхнє існування:
Два типи ZKP досягають вищезазначеного різними способами:
Ось X post, де описано різницю між двома методами:
ЗКП відіграють ключову роль у криптовалюті, враховуючи фундаментальну природу публічних реєстрів, де всі основні деталі транзакцій, такі як інформація про відправника та одержувача або суми транзакцій, є видимими і можуть бути перевірені. Хоча такий рівень прозорості демонструє довіру та підзвітність, він не знімає занепокоєння щодо приватності та конфіденційності, які забезпечують ZKP.
ZKP пропонують рішення критичних проблем конфіденційності та безпеки криптовалют і цифрових валют центральних банків (CBDCs). Гарантії, які надають ZKP щодо конфіденційності, безпеки та надійності транзакцій, доповнюють довіру та підзвітність публічних реєстрів, таких як біткоїн, що може мати вирішальне значення для масштабного впровадження.
Для ЦБЦБ впровадження ZKP є особливо корисним з огляду на те, що вони забезпечують оптимальний баланс між регуляторним наглядом та конфіденційністю особистих даних. Уряди можуть використовувати докази з нульовим рівнем знання для забезпечення дотримання фінансових правил, одночасно захищаючи дані користувачів від несанкціонованого доступу або зловживань, створюючи більш безпечну і надійну грошову екосистему.
Проекти, такі як Zcash і Aztec Protocol на Ethereum, використовують ZKP для забезпечення приватних транзакцій, в той час як StarkNet розробляє масштабовані платформи смарт-контрактів з підвищеним рівнем конфіденційності, що використовують ZK-rollups.
У просторі CBDC такі проекти, як шведська електронна крона та [href=”https://cointelegraph.com/learn/articles/the-digital-euro-project-how-will-it-impact-the-current-financial-system”>цифрове євро Європейського центрального банку, досліджували теоретичне використання ZKP для забезпечення балансу між конфіденційністю та дотриманням нормативних вимог. Незважаючи на свою перспективність, жоден реальний CBDC ще не впровадив ZKP в масштабах, і їх використання залишається в основному експериментальним.
Zcash, криптовалюта, орієнтована на конфіденційність, використовує варіант ZKP під назвою zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge – Короткі неінтерактивні аргументи знання з нульовим знанням).
Zk-SNARKs представляють собою криптографічні докази, які дозволяють користувачам Zcash перевіряти дійсність транзакцій в блокчейні без розкриття конфіденційних даних, таких як відправник, одержувач або сума транзакції, забезпечуючи повну конфіденційність і одночасно зберігаючи цілісність мережі блокчейн.
В рамках екосистеми Zcash користувачі можуть вибирати між двома типами транзакцій: прозорими і екранованими. Прозорі транзакції працюють як Bitcoin (BTC), з усією пов’язаною з ними інформацією про транзакції у відкритому доступі.
З іншого боку, екрановані транзакції використовують zk-SNARK для приховування деталей транзакції, пропонуючи підвищену конфіденційність і безпеку. Надаючи пріоритет вибору користувача і конфіденційності, Zcash зарекомендувала себе як лідер в області криптовалютних рішень, орієнтованих на конфіденційність, демонструючи реальний потенціал доказів з нульовим знанням.
Чи знаєте ви? Zcash був побудований на оригінальній кодовій базі Bitcoin, що означає, що він має багато спільного з найбільшою криптовалютою світу, включаючи той факт, що він має фіксовану загальну пропозицію в 21 мільйон монет по всьому світу.
ZKP надають різноманітний набір переваг, з широким застосуванням і наслідками в різних сферах і галузях.
Деякі з ключових переваг ЗКП є такими:
Попри значні переваги, ЗКП стикаються з певними проблемами та обмеженнями, які перешкоджають їх широкому прийняттю та впровадженню.
До основних недоліків ZKP належать:
ZKP відкривають нову еру конфіденційності та безпеки в цифровій взаємодії, пропонуючи трансформаційні можливості для вирішення критичних проблем у сфері криптовалют, CBDC та цифрових фінансів, які потребують рішень, що забезпечують захист конфіденційності.
Дослідження в галузі криптографічної оптимізації та налаштувань нульової довіри спрямовані на вирішення існуючих проблем, зниження обчислювальних витрат і підвищення безпеки. Ці досягнення, ймовірно, сприятимуть ширшому впровадженню ZKP в таких галузях, як охорона здоров’я, системи голосування, управління ідентифікацією та, що найважливіше, блокчейн і цифрові фінанси.
Новою розробкою є впровадження ZK-rollups, які об’єднують кілька транзакцій в одну партію і перевіряють їх за допомогою ZKP. Це нововведення значно покращує масштабованість мереж блокчейн за рахунок зниження транзакційних витрат і збільшення пропускної здатності.
У цьому мінливому ландшафті ZKP виступають в якості маяка конфіденційності, забезпечуючи безпечні та прозорі системи, в яких пріоритетом є довіра та конфіденційність. З розвитком технології ZKP її застосування вийде далеко за межі криптовалют і цифрових фінансів, трансформуючи підходи до довіри, конфіденційності та безпеки в цифрову епоху. Подальший розвиток ZKP обіцяє майбутнє, в якому рішення з посиленим захистом приватності стануть невід’ємною частиною безпечних і надійних систем у різних секторах.