Denne artikel er et bidrag fra fællesskabet. Forfatteren er Kenny Li, medstifter af Manta Network, en programmerbar protokol til beskyttelse af personlige oplysninger i layer 1, der er baseret på zero-knowledge proofs-teknologien.
TL;DR
Zero-knowledge proof (ZKP) er en kryptografisk teknologi, der gør det muligt at verificere sandheden af en oplysning uden at afsløre selve oplysningen. Den er blevet en stadig vigtigere teknologi inden for blockchain, kryptovaluta og decentralized finance (DeFi) for at forbedre beskyttelsen af personlige oplysninger og sikkerheden.
Mange DeFi-projekter bruger allerede ZKP'er til at give brugerne bedre beskyttelse af personlige oplysninger og sikkerhed i forbindelse med tjenester såsom udlån, lån og handel. En række layer 1-blockchains tilføjer ZKP-baserede rollups eller zkEVM'er. Zero-knowledge proofs forventes at spille en stadig mere afgørende rolle i blockchain- og Web3-verdenen, da deres anvendelsesområder forventes at blive mere udbredt.
Hvordan fungerer zero-knowledge proofs?
Zero-knowledge proofs er en metode, hvormed en part (beviseren) kan bevise over for en anden part (verifikatoren), at et udsagn er sandt uden at afsløre nogen yderligere oplysninger. Dette er især nyttigt, når oplysningerne er følsomme, og beviseren ikke ønsker, at verifikatoren skal have adgang til dem.
Beviseren leverer et matematisk bevis, som kun han/hun kan generere, og verifikatoren kan bruge dette bevis til at verificere sandheden af udsagnet. De kan dog ikke bruge beviset til at rekonstruere de oprindelige oplysninger.
Forestil dig en tunnel med to indgange, A og B. Der er en låst dør med en hemmelig kode, som blokerer den eneste vej og forhindrer folk i at gå gennem tunnelen fra den ene ende til den anden (fra A til B). Du kender den hemmelige kode og vil sælge den til fru X, som ønsker at få adgang til tunnelen.
Du vil have hende til at betale på forhånd, før du afslører koden for hende, men hun vil først have, at du skal bevise, at du virkelig kender koden. I dette tilfælde kan hun gøre det ved at stå foran tunnelen og se dig gå ind ad den ene indgang og komme ud ad den anden. På denne måde vil hun være overbevist om, at du virkelig kender den hemmelige kode.
Hvorfor bruge zero-knowledge proofs?
Populariteten af zero-knowledge proofs i blockchain og krypto er drevet af den stigende efterspørgsel efter beskyttelse af personlige oplysninger og sikkerheden i digitale transaktioner. Med fremkomsten af blockchain-teknologi og kryptovaluta er der et stigende behov for en måde at verificere transaktioner på uden at afsløre følsomme oplysninger – et behov som ZKP'er kan opfylde.
Zero-knowledge proofs har tiltrukket sig større opmærksomhed og interesse i de seneste år, idet mange protokoller, der anvender ZKP'er, er blevet lanceret, og store blockchains har bygget zero-knowledge-rollups. Et tydeligt tegn på zero-knowledge proofs' popularitet blev set på DevCon 2022-konferencen, hvor over 20 % af alle foredrag handlede om denne teknologi.
Vigtigste udviklinger
En vigtig udvikling inden for zero-knowledge proofs er den øgede brug af zk-SNARK, en særlig type ZKP. zk-SNARK er blevet bredt anvendt i forskellige DeFi-applikationer, såsom private tokentransaktioner og beskyttede lån og udlån. En anden vigtig udvikling inden for zero-knowledge proofs er det øgede fokus på skalerbarhed og ydeevne via zkRoll-ups.
zk-SNARK
Zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge (zk-SNARK) er en særlig type zero-knowledge proofs, som gør det muligt at verificere en erklæring uden at afsløre nogen oplysninger om selve erklæringen.
zk-SNARK er allerede blevet brugt i applikationer såsom Zcash og JP Morgan Chases blockchain-baserede betalingssystem. Det er også blevet brugt som en sikker måde til at autentificere klienter til servere.
zkRoll-ups
zkRoll-ups er en skaleringsløsning til blockchain-netværk, der gør det lettere at samle flere transaktioner i en enkelt, større transaktion, som derefter registreres på blockchainen. BNB Chain lancerede f.eks. sit zkBNB-testnet, der er bygget på zkRoll-up-arkitekturen, i 2022.
zkBNB kan samle hundredvis af transaktioner i et enkelt off-chain-batch og generere et kryptografisk bevis for at bevise gyldigheden af alle transaktionerne. zkRoll-ups giver en balance mellem skalerbarhed og sikkerhed og er velegnet til indstillinger med høj skala og lav latenstid.
Use cases for zero-knowledge proofs
Der er mange use cases for zero-knowledge proofs, hvoraf nogle allerede er blevet realiseret, mens andre forventes at blive en realitet i fremtiden. Nogle større ZPK-use cases inkluderer:
Digital identitetsverificering
zero-knowledge proofs kan bruges til at verificere brugernes identitet uden at afsløre følsomme personlige oplysninger. Dette kan være nyttigt i applikationer såsom digitale afstemningssystemer, hvor vælgernes identitet skal verificeres uden at kompromittere deres anonymitet.
Beskyttelse af personlige oplysninger ved transaktioner
Én af de mest populære use cases for zero-knowledge proofs inden for krypto er at muliggøre transaktioner med beskyttelse af personlige oplysninger. F.eks. bruger Manta Networks decentraliserede MantaPay-applikation (DApp) ZKP'er for at gøre det muligt for brugerne at foretage transaktioner på den decentraliserede exchange (DEX) uden at afsløre deres identitet eller transaktionsoplysninger. Dermed kan brugeren beskytte deres personlige oplysninger, samtidig med at de stadig kan bruge platformen til transaktioner.
Afskærmede transaktioner
Zcash er en kryptovaluta, der bruger zero-knowledge proofs til at muliggøre afskærmede transaktioner. I sådanne transaktioner er afsender- og modtageradresser samt transaktionsbeløb skjult fra den public blockchain, hvilket yderligere beskytter brugernes personlige oplysninger.
Tokenisering og verifikation af ejerskab
Zero-knowledge proofs kan også bruges til at tokenisere aktiver og verificere deres ejerbeviser. En ejendom kan f.eks. blive tokeniseret, og enhver part kan verificere dens ejerskab uden at offentliggøre andre oplysninger.
Global overholdelse
Nogle lande har strenge regler for indsamling og deling af finansielle oplysninger, hvilket kan være svært for decentrale platforme at overholde. Zero-knowledge proofs kan anvendes til at dele de nødvendige oplysninger med tilsynsmyndighederne og samtidig holde dem hemmelige for andre parter.
Dette kan hjælpe med at bygge bro over kløften mellem decentraliserede platforme og traditionelle finansielle institutioner, hvilket gør det lettere for DeFi at overholde reglerne i forskellige jurisdiktioner.
Fremtiden for zero-knowledge proofs i blockchain
Zero-knowledge proofs vil sandsynligvis føre til nye teknologiske innovationer i fremtiden. Nogle ZKP-relaterede fremtidige udviklinger, der er værd at være opmærksom på, er bl.a.:
Layers til beskyttelse af personlige cross-chain-oplysninger
Efterhånden som blockchain- og DeFi-økosystemerne fortsætter med at vokse og udvikle sig, er der et stigende behov for interoperabilitet på tværs af forskellige blockchain-netværk. Layers til beskyttelse af personlige oplysninger cross-chain vil gøre det muligt at gennemføre transaktioner på forskellige blockchain-netværk, samtidig med at de involverede parters personlige oplysninger beskyttes.
zk-STARK
Et andet område, som man skal holde øje med, er den øgede brug af zk-STARK (zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge), en nyere type zero-knowledge proofs, som anses for at være mere effektiv og sikker end zk-SNARK. En anden fordel ved zk-STARK i forhold til zk-SNARK er, at førstnævnte er hurtigere at verificere og ikke kræver en pålidelig opsætning.
Brugervenlige værktøjskasser
Zero-knowledge proofs-teknologien kan være kompleks, og ikke alle udviklingsteams har ekspertise inden for dette særlige område af kryptografi. Brugervenlige ZKP-værktøjssæt kan hjælpe med at bygge bro over denne kløft og gøre det lettere for udviklere med forskellige baggrunde at bruge teknologien.
Begrænsninger ved zero-knowledge proofs
Zero-knowledge proofs er en unik metode til at verificere oplysningernes sandhed og samtidig beskytte personlige oplysninger, men de giver ikke en 100 % garanti. Selv om sandsynligheden for verifikation, hvis beviseren lyver, er ubetydelig, skal brugerne være opmærksomme på, at ZKP'er ikke er skudsikre.
Desuden kræver de algoritmer, der anvendes til zero-knowledge proofs, beregningsressourcer. I nogle typer ZKP'er er det nødvendigt med intensiv beregning, fordi de kræver mange interaktioner mellem verifikatorer og bevisere. I andre tilfælde er algoritmerne ekstremt beregningsintensive, hvilket potentielt kan begrænse ZKP'ernes anvendelsesmuligheder.
Sammenfatning
Zero-knowledge proofs vinder hurtigt opmærksomhed på grund af deres unikke egenskaber med hensyn til beskyttelse af personlige oplysninger og skaleringspotentiale. Den stigende anvendelse af denne teknologi inden for blockchain, kryptovaluta og DeFi vil sandsynligvis medføre flere innovative tjenester til stor gavn for brugerne. Zero-knowledge proofs forventes at spille en afgørende rolle i skabelsen af DApp-økosystemer, der er mere sikre, private og effektive.