Was ist ein Zero-Knowledge-Beweis und welche Auswirkungen hat er auf Blockchain?
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Was ist ein Zero-Knowledge-Beweis und welche Auswirkungen hat er auf Blockchain?

Was ist ein Zero-Knowledge-Beweis und welche Auswirkungen hat er auf Blockchain?

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Veröffentlicht Jan 18, 2023Aktualisiert Nov 16, 2023
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Dieser Artikel ist eine Community-Einreichung. Der Autor ist Kenny Li, Mitbegr√ľnder 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 √ľberpr√ľft werden kann, ohne die Information selbst preiszugeben. Er wird zu einer immer wichtigeren Technologie in den Bereichen Blockchain, Kryptow√§hrung und dezentrales Finanzwesen (DeFi), um den Datenschutz und die Sicherheit zu verbessern.¬†

Viele DeFi-Projekte nutzen bereits ZKPs, um den Nutzern eine bessere Privatsph√§re und Sicherheit f√ľr Dienste wie Kreditvergabe, Ausleihe und Handel zu bieten. Eine Reihe von Layer-1-Blockchains f√ľgen 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 Beweisf√ľhrer) einer anderen Partei (dem √úberpr√ľfer) beweisen kann, dass eine Aussage wahr ist, ohne zus√§tzliche Informationen preiszugeben. Dies ist besonders n√ľtzlich, wenn es sich um sensible Informationen handelt und der Beweisf√ľhrer nicht m√∂chte, dass der √úberpr√ľfer Zugang zu diesen Informationen hat.

Der Beweisf√ľhrer liefert einen mathematischen Beweis, den nur er selbst erstellen kann, und der √úberpr√ľfer kann diesen Beweis verwenden, um den Wahrheitsgehalt der Aussage zu √ľberpr√ľfen. Allerdings kann er den Beweis nicht verwenden, um die urspr√ľngliche Information zu rekonstruieren.

Stell dir einen Tunnel mit zwei Eing√§ngen vor, A und B. Eine verschlossene T√ľr 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 m√∂chte.

Du willst, dass sie im Voraus bezahlt, bevor du ihr den Code verr√§tst, 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 Eing√§nge gehst und durch den anderen wieder herauskommst. Auf diese Weise wird sie sich davon √ľberzeugen, dass du den Geheimcode wirklich kennst.

Warum werden Zero-Knowledge-Beweise verwendet? 

Die Popularit√§t von Zero-Knowledge-Beweisen in der Blockchain und Kryptow√§hrung wird durch die steigende Nachfrage nach Datenschutz und Sicherheit bei digitalen Transaktionen angetrieben. Mit dem Aufkommen von Blockchain-Technologie und Kryptow√§hrungen w√§chst der Bedarf an einer M√∂glichkeit, Transaktionen zu verifizieren, ohne sensible Informationen preiszugeben ‚Äď ein Bedarf, den ZKPs erf√ľllen k√∂nnen.

Zero-Knowledge-Beweise haben in den letzten Jahren mehr Aufmerksamkeit und Interesse auf sich gezogen, da viele Protokolle, die ZKPs nutzen, eingef√ľhrt wurden und gro√üe Blockchains Zero-Knowledge-Roll-ups gebaut haben. Ein deutliches Zeichen f√ľr die Beliebtheit von Zero-Knowledge-Beweisen war auf der Konferenz DevCon 2022 zu sehen, wo sich √ľber 20% aller Vortr√§ge 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 erm√∂glicht, eine Aussage zu verifizieren, ohne irgendwelche Informationen √ľber 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 gegen√ľber Servern verwendet.

zkRoll-ups

zkRoll-ups sind eine Skalierungsl√∂sung f√ľr Blockchain-Netzwerke, die es erm√∂glicht, mehrere Transaktionen zu einer einzigen, gr√∂√üeren 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 au√üerhalb der Blockchain b√ľndeln und einen kryptografischen Beweis f√ľr die G√ľltigkeit aller Transaktionen generieren. zkRoll-ups bieten ein ausgewogenes Verh√§ltnis zwischen Skalierbarkeit und Sicherheit und eignen sich f√ľr hohe Skalierbarkeit und niedrige Latenzzeiten.

Anwendungsf√§lle f√ľr Zero-Knowledge-Beweise

F√ľr Zero-Knowledge-Beweise gibt es viele Anwendungsf√§lle, von denen einige bereits realisiert wurden, andere werden voraussichtlich in Zukunft Realit√§t werden. Einige wichtige Anwendungsf√§lle von ZKP sind:¬†

Digitale Identitätsverifizierung

Zero-Knowledge-Beweise k√∂nnen verwendet werden, um die Identit√§t von Nutzern zu verifizieren, ohne sensible pers√∂nliche Informationen preiszugeben. Dies kann bei Anwendungen wie digitalen Wahlsystemen n√ľtzlich sein, bei denen die Identit√§t der W√§hler √ľberpr√ľft werden muss, ohne ihre Anonymit√§t zu gef√§hrden.

Transaktionen unter Wahrung der Privatsphäre

Einer der beliebtesten Anwendungsf√§lle f√ľr Zero-Knowledge-Beweise in der Kryptobranche ist die Erm√∂glichung von Transaktionen unter Wahrung der Privatsph√§re. Die dezentrale Anwendung (DApp) MantaPay von Manta Network beispielsweise nutzt ZKPs, um Nutzern zu erm√∂glichen, Transaktionen auf der dezentralen B√∂rse (DEX) durchzuf√ľhren, ohne ihre Identit√§t oder Transaktionsdetails preiszugeben. Auf diese Weise k√∂nnen die Nutzer ihre Privatsph√§re wahren und dennoch die Plattform f√ľr 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 L√§ndern gibt es strenge Vorschriften f√ľr die Erhebung und Weitergabe von Finanzdaten, die f√ľr dezentrale Plattformen schwer einzuhalten sind. Zero-Knowledge-Beweise k√∂nnen verwendet werden, um die erforderlichen Informationen mit den Aufsichtsbeh√∂rden zu teilen und sie gleichzeitig vor anderen Parteien geheim zu halten.

Dies kann dazu beitragen, die Kluft zwischen dezentralen Plattformen und traditionellen Finanzinstituten zu √ľberbr√ľcken, und macht es f√ľr DeFi einfacher, die Vorschriften in verschiedenen Rechtsordnungen einzuhalten.

Die Zukunft von Zero-Knowledge-Beweisen in der Blockchain-Branche

Zero-Knowledge-Beweise d√ľrften in Zukunft neue technologische Innovationen hervorbringen. Einige ZKP-bezogene zuk√ľnftige Entwicklungen, die es wert sind, beachtet zu werden, umfassen Folgende:¬†

Blockchain-√ľbergreifende Datenschutzebenen

Da die Blockchain- und DeFi-√Ėkosysteme weiter wachsen und sich weiterentwickeln, besteht ein zunehmender Bedarf an Interoperabilit√§t zwischen verschiedenen Blockchain-Netzwerken. Blockchain-√ľbergreifende Datenschutzebenen erm√∂glichen die Durchf√ľhrung von Transaktionen in verschiedenen Blockchain-Netzwerken unter Wahrung der Privatsph√§re 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 zus√§tzlicher Vorteil von zk-STARKs gegen√ľber zk-SNARKs ist, dass erstere schneller zu verifizieren sind und keinen vertrauensw√ľrdigen Aufbau erfordern.

Nutzerfreundliche Toolkits 

Die Zero-Knowledge-Beweis-Technologie kann komplex sein, und nicht jedes Entwicklerteam verf√ľgt √ľber Fachwissen in diesem speziellen Bereich der Kryptografie. Nutzerfreundliche ZKP-Toolkits k√∂nnen dazu beitragen, diese L√ľcke zu schlie√üen 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 √ľberpr√ľfen und gleichzeitig die Privatsph√§re zu wahren, aber sie bieten keine 100-prozentige Garantie. Obwohl die Wahrscheinlichkeit einer Verifizierung, wenn der Beweisf√ľhrer l√ľgt, vernachl√§ssigbar ist, sollten sich die Nutzer bewusst sein, dass ZKPs nicht kugelsicher sind.

Dar√ľber hinaus ben√∂tigen 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 √úberpr√ľfern und Beweisf√ľhrern erfordern. In anderen F√§llen sind die Algorithmen extrem rechenintensiv, was die Anwendungsm√∂glichkeiten von ZKPs m√∂glicherweise einschr√§nkt.

Fazit

Zero-Knowledge-Beweise gewinnen aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften der Wahrung der Privatsph√§re und ihres Skalierungspotenzials rasch an Aufmerksamkeit. Die zunehmende Anwendung dieser Technologie in den Bereichen Blockchain, Kryptow√§hrung 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-√Ėkosystemen, die sicherer, privater und effizienter sind, eine entscheidende Rolle spielen werden.

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