Что такое доказательства с нулевым разглашением?

Доказательства с нулевым разглашением (ZKP) — это инновационный криптографический метод, который позволяет одной стороне (доказывающей) подтвердить утверждение другой стороне (проверяющей), не раскрывая никакой подробной информации о самом утверждении.

Когда предметом контракта или транзакции являются конфиденциальные или особо важные данные, ZKP обеспечивают безопасность и конфиденциальность транзакций, одновременно защищая предмет транзакции на протяжении всего процесса проверки, используя строгие математические подходы.

По сути, ZKP решают важную проблему: как кто-то может доказать владение заявленным, не раскрывая его? Раскрытие сути транзакции — это легкая часть, но что, если можно было бы защитить правду, лежащую в основе транзакции, продемонстрировав при этом невозможность обмана?

ZKP лучше всего объясняются с помощью доказательства красной карты: если Джеймс хочет доказать Винсенту, что он вытащил красную карту из стандартной колоды карт, все, что ему нужно сделать, это взять оставшиеся 51 карту из колоды и последовательно показать Винсенту все 26 черных карт, что позволит Винсенту сделать вывод, что у Джеймса действительно есть красная карта, не получив при этом никакой информации о том, является ли удерживаемая карта тузом червей или тройкой бубен.

Иллюстрация работы доказательства с нулевым разглашением.

ZKP предлагают безопасную и надежную среду для заключения сделок, а их универсальная природа расширяет их значимость и применение в различных областях: от проверки личности до контроля доступа пользователей.

Универсальность ZKP расширила их применимость за пределы традиционных криптографических приложений и распространила их на такие области, как проверка личности, безопасное голосование и контроль доступа.

В этих случаях доказательства с нулевым разглашением устраняют необходимость раскрывать личную информацию, гарантируя, что доступ к конфиденциальным системам или данным получат только уполномоченные лица или организации.

Например, избиратель может подтвердить свое право на участие в выборах, не раскрывая личных данных, таких как адрес или история голосования. Аналогичным образом предприятия могут внедрять ZKP для упрощения соблюдения нормативных рамок, проверяя соблюдение требований, не раскрывая при этом конфиденциальные или защищенные авторские права записи.

Знаете ли вы? Первая теоретическая формулировка ZKP была опубликована в научной статье еще в 1985 году, когда ученые Шафи Голдвассер, Сильвио Микали и Чарльз Ракофф опубликовали свою основополагающую работу «Сложность знаний интерактивных систем доказательств».
 

На практике ZKP поддерживают сценарии, включающие обмен конфиденциальной информацией, такой как пароли или закрытые ключи.

Используя ZKP, можно проверить конфиденциальную информацию, не подвергая ее риску неправомерного использования в чужих руках. Например, пользователь может доказать свое право собственности на цифровой актив, не раскрывая идентификатор актива или связанные с ним детали транзакции, а избиратель может безопасно проголосовать, не раскрывая свою личность.

ZKP используют сложные математические конструкции, такие как полиномиальные обязательства, криптографию на основе эллиптических кривых или хеш-функции, чтобы продемонстрировать постоянную действительность трех центральных свойств, которые обосновывают их существование:

• Полнота
• Надежность
• Нулевое разглашение

Два типа ZKP выполняют вышеуказанные задачи разными способами:

Интерактивные ZKP достигают этого посредством двустороннего обмена данными между доказывающей стороной и проверяющей стороной, включающего множество этапов и задач для доказательства правдивости и исключения возможности обмана.

Неинтерактивные ZKP упрощают этот процесс, позволяя доказывающей стороне представить единственное доказательство, которое может быть независимо проверено без активного взаимодействия со стороны проверяющей стороны.

Сравнение интерактивных ZKP с неинтерективными ZKP.

ZKP играют ключевую роль в криптовалюте, учитывая фундаментальную природу публичных реестров, где все основные данные транзакций, такие как информация об отправителе и получателе или суммы транзакций, видны и проверяемы. Хотя этот уровень прозрачности показывает доверие и подотчетность, он не развеивает опасения по поводу конфиденциальности и приватности, которые обеспечивают ZKP.

ZKP предлагают решения критических проблем конфиденциальности и безопасности в криптовалютах и ​​цифровых валютах центральных банков (CBDC). Гарантия, предоставляемая ZKP в отношении конфиденциальности, безопасности и надежности транзакции, аккуратно дополняет доверие и подотчетность публичных реестров, таких как Биткоин, что может иметь решающее значение для принятия в масштабе.

Для CBDC принятие ZKP особенно полезно, учитывая, что оно обеспечивает оптимальный баланс между регулирующим надзором и личной конфиденциальностью. Правительства могут использовать доказательства с нулевым разглашением для обеспечения соответствия финансовым правилам, одновременно защищая пользовательские данные от несанкционированного доступа или неправомерного использования, создавая более безопасную и надежную денежную экосистему.

Такие проекты, как Zcash и Aztec Protocol на Ethereum, используют ZKP для обеспечения конфиденциальных транзакций, а StarkNet развивает масштабируемые платформы смарт-контрактов с улучшенной конфиденциальностью, используя ZK-rollups.

В пространстве CBDC такие проекты, как шведская e-krona и цифровой евро Европейского центрального банка, исследовали теоретическое использование ZKP для баланса между конфиденциальностью и соблюдением нормативных требований. Несмотря на многообещающие результаты, ни одна реальная CBDC еще не реализовала ZKP в масштабе, и их использование остается в основном экспериментальным.
 

Zcash, криптовалюта, ориентированная на конфиденциальность, использует вариант ZKP, называемый zk-SNARKs (краткие неинтерактивные аргументы знания с нулевым разглашением).

Zk-SNARK представляют собой криптографические доказательства, которые позволяют пользователям Zcash проверять действительность транзакций в блокчейне, не раскрывая конфиденциальные данные, такие как отправитель, получатель или сумма транзакции, обеспечивая полную конфиденциальность и одновременно поддерживая целостность сети блокчейн.

В экосистеме Zcash пользователи могут выбирать между двумя типами транзакций: прозрачными и экранированными. Прозрачные транзакции работают как Биткоин, при этом вся соответствующая информация о транзакциях будет общедоступна.

С другой стороны, защищенные транзакции используют zk-SNARKs для сокрытия деталей транзакций, предлагая повышенную конфиденциальность и безопасность. Отдавая приоритет выбору пользователя и конфиденциальности, Zcash зарекомендовал себя как лидер в области криптовалютных решений, ориентированных на конфиденциальность, демонстрируя реальный потенциал доказательств с нулевым разглашением.

Знаете ли вы? Zcash был создан на основе оригинального кода Биткоина, что означает, что он во многом схож с крупнейшей в мире криптовалютой, включая тот факт, что он имеет фиксированный общий запас в размере 21 миллиона монет по всему миру.

ZKP предоставляют широкий спектр преимуществ, широко применяются и имеют последствия в различных областях и отраслях.

Некоторые из основных преимуществ ZKP:

• Защита конфиденциальности: ZKP позволяют пользователям проверять правду, не раскрывая ее, обеспечивая надежные меры конфиденциальности в цифровых системах.
• Соблюдение нормативных требований: ZKP позволяют организациям соблюдать нормативные требования, сохраняя при этом конфиденциальность своих данных, достигая желаемого баланса между прозрачностью и конфиденциальностью.
• Повышенная безопасность: сводя к минимуму раскрытие конфиденциальных данных внешнему миру, ZKP снижают уязвимость к утечкам данных и взломам.
• Масштабируемость: неинтерактивные ZKP эффективны с точки зрения вычислений, что делает их хорошо подходящими для крупномасштабных систем, таких как CBDC и глобальные сети блокчейнов.
• Доверие и прозрачность: ZKP повышают доверие к цифровому взаимодействию путем криптографической проверки правдивости, устраняя необходимость слепого доверия посредникам или третьим лицам.
   

Несмотря на значительные преимущества, ZKP сталкиваются с определенными проблемами и ограничениями, которые препятствуют их широкому принятию и реализации.

К основным недостаткам ZKP относятся:

• Сложность внедрения: разработка и внедрение протоколов ZKP требуют исключительных технических знаний в области криптографии и математики, которые в настоящее время являются прерогативой ограниченного круга высококвалифицированных специалистов, что делает внедрение сложной задачей для небольших организаций.
• Вычислительные затраты: Интерактивные реализации ZKP могут быть ресурсоемкими и требовать значительных вычислительных мощностей для проверки и обработки.
• Доверенные настройки: неинтерактивный ZKP часто полагается на доверенные настройки или справочные строки, которые в случае взлома могут подорвать безопасность всей сети.
   

ZKP открывают новую эру конфиденциальности и безопасности цифровых взаимодействий, предлагая преобразующие возможности, которые решают критические проблемы в криптовалютах, CBDC и цифровых финансах, требующие решений, сохраняющих конфиденциальность.

Исследования в области криптографических оптимизаций и установок нулевого доверия направлены на решение существующих проблем, снижение вычислительных затрат и повышение безопасности. Эти достижения, вероятно, приведут к более широкому внедрению ZKP в таких отраслях, как здравоохранение, системы голосования, управление идентификацией и, что наиболее важно, блокчейн и цифровые финансы.

Новым достижением является внедрение ZK-роллапов, которые объединяют несколько транзакций в один пакет и проверяют их с помощью ZKP. Это нововведение значительно улучшает масштабируемость сетей блокчейнов за счет снижения транзакционных издержек и увеличения пропускной способности.

В этом меняющемся ландшафте ZKP выступают в качестве маяка конфиденциальности, обеспечивая безопасные и прозрачные системы, которые ставят во главу угла доверие и конфиденциальность. По мере развития технологии ZKP ее применение выйдет далеко за рамки криптовалют и цифровых финансов, преобразуя подход к доверию, конфиденциальности и безопасности в цифровую эпоху. Продолжающееся развитие ZKP обещает будущее, в котором решения с улучшенной конфиденциальностью станут неотъемлемой частью безопасных и надежных систем во всех секторах.