Dieser Artikel ist eine Community-Einreichung. Der Autor ist Kenny Li, Mitbegründer von Manta Network, einem programmierbaren Datenschutz-Layer-1-Protokoll, das auf Zero-Knowledge-Beweis-Technologie basiert.
TL;DR
Ein Zero-Knowledge-Beweis (ZKP) ist eine kryptografische Technologie, mit der der Wahrheitsgehalt einer Information überprüft werden kann, ohne die Information selbst preiszugeben. Er wird zu einer immer wichtigeren Technologie in den Bereichen Blockchain, Kryptowährung und dezentrales Finanzwesen (DeFi), um den Datenschutz und die Sicherheit zu verbessern.
Viele DeFi-Projekte nutzen bereits ZKPs, um den Nutzern eine bessere Privatsphäre und Sicherheit für Dienste wie Kreditvergabe, Ausleihe und Handel zu bieten. Eine Reihe von Layer-1-Blockchains fügen ZKP-basierte Roll-ups oder zkEVMs hinzu. Es wird erwartet, dass Zero-Knowledge-Beweise in der Welt der Blockchain und des Web3 eine immer wichtigere Rolle spielen werden, da erwartet wird, dass sich ihre Anwendungen immer mehr durchsetzen werden.
Wie funktioniert der Zero-Knowledge-Beweis?
Ein Zero-Knowledge-Beweis ist eine Methode, mit der eine Partei (der Beweisführer) einer anderen Partei (dem Überprüfer) beweisen kann, dass eine Aussage wahr ist, ohne zusätzliche Informationen preiszugeben. Dies ist besonders nützlich, wenn es sich um sensible Informationen handelt und der Beweisführer nicht möchte, dass der Überprüfer Zugang zu diesen Informationen hat.
Der Beweisführer liefert einen mathematischen Beweis, den nur er selbst erstellen kann, und der Überprüfer kann diesen Beweis verwenden, um den Wahrheitsgehalt der Aussage zu überprüfen. Allerdings kann er den Beweis nicht verwenden, um die ursprüngliche Information zu rekonstruieren.
Stell dir einen Tunnel mit zwei Eingängen vor, A und B. Eine verschlossene Tür mit einem Geheimcode versperrt den einzigen Weg und hindert Menschen daran, durch den Tunnel von einem Ende zum anderen zu gehen (A nach B). Du kennst den Geheimcode und willst ihn Frau X verkaufen, die den Tunnel betreten möchte.
Du willst, dass sie im Voraus bezahlt, bevor du ihr den Code verrätst, aber sie will erst beweisen, dass du den Code wirklich kennst. In diesem Fall kann sie das tun, indem sie vor dem Tunnel steht und dich dabei beobachtet, wie du durch einen der Eingänge gehst und durch den anderen wieder herauskommst. Auf diese Weise wird sie sich davon überzeugen, dass du den Geheimcode wirklich kennst.
Warum werden Zero-Knowledge-Beweise verwendet?
Die Popularität von Zero-Knowledge-Beweisen in der Blockchain und Kryptowährung wird durch die steigende Nachfrage nach Datenschutz und Sicherheit bei digitalen Transaktionen angetrieben. Mit dem Aufkommen von Blockchain-Technologie und Kryptowährungen wächst der Bedarf an einer Möglichkeit, Transaktionen zu verifizieren, ohne sensible Informationen preiszugeben – ein Bedarf, den ZKPs erfüllen können.
Zero-Knowledge-Beweise haben in den letzten Jahren mehr Aufmerksamkeit und Interesse auf sich gezogen, da viele Protokolle, die ZKPs nutzen, eingeführt wurden und große Blockchains Zero-Knowledge-Roll-ups gebaut haben. Ein deutliches Zeichen für die Beliebtheit von Zero-Knowledge-Beweisen war auf der Konferenz DevCon 2022 zu sehen, wo sich über 20% aller Vorträge mit dieser Technologie befassten.
Wichtige Entwicklungen
Eine wichtige Entwicklung im Bereich der Zero-Knowledge-Beweise ist die zunehmende Verwendung von zk-SNARKs, einer speziellen Art von ZKP. zk-SNARKs sind in verschiedenen DeFi-Anwendungen weit verbreitet, z.B. bei privaten Token-Transaktionen und abgeschirmter Kreditvergabe und Kreditaufnahme. Eine weitere wichtige Entwicklung bei Zero-Knowledge-Beweisen ist der verstärkte Fokus auf Skalierbarkeit und Performance durch zkRoll-ups.
zk-SNARKs
zk-SNARKs (Zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge) sind eine spezielle Art von Zero-Knowledge-Beweis, der es ermöglicht, eine Aussage zu verifizieren, ohne irgendwelche Informationen über die Aussage selbst preiszugeben.
zk-SNARKs wurden bereits in Anwendungen wie Zcash und dem Blockchain-basierten Zahlungssystem von JP Morgan Chase eingesetzt. Sie wurden auch zur sicheren Authentifizierung von Kunden gegenüber Servern verwendet.
zkRoll-ups
zkRoll-ups sind eine Skalierungslösung für Blockchain-Netzwerke, die es ermöglicht, mehrere Transaktionen zu einer einzigen, größeren Transaktion zusammenzufassen, die dann in der Blockchain aufgezeichnet wird. BNB Chain beispielsweise startete 2022 sein zkBNB-Testnetz, das auf der zkRoll-up-Architektur aufbaut.
zkBNB kann hunderte von Transaktionen in einem einzigen Batch außerhalb der Blockchain bündeln und einen kryptografischen Beweis für die Gültigkeit aller Transaktionen generieren. zkRoll-ups bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Skalierbarkeit und Sicherheit und eignen sich für hohe Skalierbarkeit und niedrige Latenzzeiten.
Anwendungsfälle für Zero-Knowledge-Beweise
Für Zero-Knowledge-Beweise gibt es viele Anwendungsfälle, von denen einige bereits realisiert wurden, andere werden voraussichtlich in Zukunft Realität werden. Einige wichtige Anwendungsfälle von ZKP sind:
Digitale Identitätsverifizierung
Zero-Knowledge-Beweise können verwendet werden, um die Identität von Nutzern zu verifizieren, ohne sensible persönliche Informationen preiszugeben. Dies kann bei Anwendungen wie digitalen Wahlsystemen nützlich sein, bei denen die Identität der Wähler überprüft werden muss, ohne ihre Anonymität zu gefährden.
Transaktionen unter Wahrung der Privatsphäre
Einer der beliebtesten Anwendungsfälle für Zero-Knowledge-Beweise in der Kryptobranche ist die Ermöglichung von Transaktionen unter Wahrung der Privatsphäre. Die dezentrale Anwendung (DApp) MantaPay von Manta Network beispielsweise nutzt ZKPs, um Nutzern zu ermöglichen, Transaktionen auf der dezentralen Börse (DEX) durchzuführen, ohne ihre Identität oder Transaktionsdetails preiszugeben. Auf diese Weise können die Nutzer ihre Privatsphäre wahren und dennoch die Plattform für Transaktionen nutzen.
Abgeschirmte Transaktionen
Zcash ist eine Kryptowährung, die Zero-Knowledge-Beweise verwendet, um abgeschirmte Transaktionen zu ermöglichen. Bei solchen Transaktionen werden die Adressen von Absender und Empfänger sowie die Transaktionsbeträge vor der öffentlichen Blockchain verborgen, was den Nutzern zusätzlichen Datenschutz bietet.
Tokenisierung und Eigentumsnachweis
Zero-Knowledge-Beweise können auch verwendet werden, um Assets zu tokenisieren und ihren Eigentumsnachweis zu verifizieren. Beispielsweise kann eine Immobilie tokenisiert werden und jede Partei kann ihren Besitz verifizieren, ohne andere Informationen öffentlich preiszugeben.
Globale Konformität
In einigen Ländern gibt es strenge Vorschriften für die Erhebung und Weitergabe von Finanzdaten, die für dezentrale Plattformen schwer einzuhalten sind. Zero-Knowledge-Beweise können verwendet werden, um die erforderlichen Informationen mit den Aufsichtsbehörden zu teilen und sie gleichzeitig vor anderen Parteien geheim zu halten.
Dies kann dazu beitragen, die Kluft zwischen dezentralen Plattformen und traditionellen Finanzinstituten zu überbrücken, und macht es für DeFi einfacher, die Vorschriften in verschiedenen Rechtsordnungen einzuhalten.
Die Zukunft von Zero-Knowledge-Beweisen in der Blockchain-Branche
Zero-Knowledge-Beweise dürften in Zukunft neue technologische Innovationen hervorbringen. Einige ZKP-bezogene zukünftige Entwicklungen, die es wert sind, beachtet zu werden, umfassen Folgende:
Blockchain-übergreifende Datenschutzebenen
Da die Blockchain- und DeFi-Ökosysteme weiter wachsen und sich weiterentwickeln, besteht ein zunehmender Bedarf an Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchain-Netzwerken. Blockchain-übergreifende Datenschutzebenen ermöglichen die Durchführung von Transaktionen in verschiedenen Blockchain-Netzwerken unter Wahrung der Privatsphäre der beteiligten Parteien.
zk-STARKs
Ein weiterer Bereich, auf den man achten sollte, ist die zunehmende Verwendung von zk-STARKs (zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge), einer neueren Art von Zero-Knowledge-Beweis, der als effizienter und sicherer als zk-SNARKs gilt. Ein zusätzlicher Vorteil von zk-STARKs gegenüber zk-SNARKs ist, dass erstere schneller zu verifizieren sind und keinen vertrauenswürdigen Aufbau erfordern.
Nutzerfreundliche Toolkits
Die Zero-Knowledge-Beweis-Technologie kann komplex sein, und nicht jedes Entwicklerteam verfügt über Fachwissen in diesem speziellen Bereich der Kryptografie. Nutzerfreundliche ZKP-Toolkits können dazu beitragen, diese Lücke zu schließen und Entwicklern mit unterschiedlichem Hintergrund die Nutzung der Technologie zu erleichtern.
Grenzen von Zero-Knowledge-Beweisen
Zero-Knowledge-Beweise stellen eine einzigartige Methode dar, um den Wahrheitsgehalt von Informationen zu überprüfen und gleichzeitig die Privatsphäre zu wahren, aber sie bieten keine 100-prozentige Garantie. Obwohl die Wahrscheinlichkeit einer Verifizierung, wenn der Beweisführer lügt, vernachlässigbar ist, sollten sich die Nutzer bewusst sein, dass ZKPs nicht kugelsicher sind.
Darüber hinaus benötigen Algorithmen, die von Null-Wissens-Beweisen verwendet werden, intensive Rechenressourcen. Bei einigen Arten von ZKPs ist ein hoher Rechenaufwand erforderlich, weil sie viele Interaktionen zwischen Überprüfern und Beweisführern erfordern. In anderen Fällen sind die Algorithmen extrem rechenintensiv, was die Anwendungsmöglichkeiten von ZKPs möglicherweise einschränkt.
Fazit
Zero-Knowledge-Beweise gewinnen aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften der Wahrung der Privatsphäre und ihres Skalierungspotenzials rasch an Aufmerksamkeit. Die zunehmende Anwendung dieser Technologie in den Bereichen Blockchain, Kryptowährung und DeFi wird wahrscheinlich weitere innovative Dienste hervorbringen, von denen die Nutzer stark profitieren. Es wird erwartet, dass Zero-Knowledge-Beweise bei der Schaffung von DApp-Ökosystemen, die sicherer, privater und effizienter sind, eine entscheidende Rolle spielen werden.