Αυτό το άρθρο είναι δημοσίευση από την κοινότητα. Συγγραφέας είναι ο Kenny Li, συνιδρυτής του δικτύου Manta, ενός πρωτοκόλλου απορρήτου επιπέδου 1 με δυνατότητα προγραμματισμού, το οποίο υποστηρίζεται από την τεχνολογία απόδειξης μηδενικής γνώσης.
TL;DR
Η απόδειξη μηδενικής γνώσης (Zero-knowledge proof, ή ZKP) είναι μια κρυπτογραφική τεχνολογία η οποία επιτρέπει την επαλήθευση της ακρίβειας μιας πληροφορίας, χωρίς να αποκαλύπτεται η ίδια η πληροφορία. Εξελίσσεται σε μια όλο και πιο σημαντική τεχνολογία στο blockchain, τα κρυπτονομίσματα και την αποκεντρωμένη χρηματοδότηση (decentralized finance, ή DeFi) για τη βελτίωση του απορρήτου και της ασφάλειας.
Πολλά έργα DeFi χρησιμοποιούν ήδη ZKP για να παρέχουν στους χρήστες καλύτερη προστασία απορρήτου και ασφάλεια για υπηρεσίες όπως ο δανεισμός και οι συναλλαγές. Κάποια Blockchain επιπέδου 1 προσθέτουν roll-up που βασίζονται σε ZKP ή zkEVM. Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης αναμένεται να διαδραματίσουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στον κόσμο του blockchain και του Web3, καθώς οι εφαρμογές τους αναμένεται να υιοθετηθούν ευρύτερα.
Πώς λειτουργεί η απόδειξη μηδενικής γνώσης;
Η απόδειξη μηδενικής γνώσης είναι μια μέθοδος με την οποία ένα μέρος (ο χρήστης που αποδεικνύει) μπορεί να αποδείξει σε ένα άλλο μέρος (τον επαληθευτή) ότι μια δήλωση είναι αληθής, χωρίς να αποκαλύψει πρόσθετες πληροφορίες. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν οι πληροφορίες είναι ευαίσθητες και ο χρήστης που αποδεικνύει δεν θέλει να έχει ο επαληθευτής πρόσβαση σε αυτές.
Ο χρήστης που αποδεικνύει παρέχει μια μαθηματική απόδειξη την οποία μπορεί να δημιουργήσει μόνο ο ίδιος και ο επαληθευτής μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτήν την απόδειξη για να επαληθεύσει το αληθές της δήλωσης. Ωστόσο, δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει την απόδειξη για να ανακατασκευάσει την αρχική πληροφορία.
Φανταστείτε μια σήραγγα με δύο εισόδους, την Α και τη Β. Υπάρχει μια κλειδωμένη πόρτα με έναν μυστικό κωδικό που φράζει τη μοναδική δίοδο και εμποδίζει τους ανθρώπους να περπατήσουν μέσα στη σήραγγα, από τη μία άκρη στην άλλη (από την Α έως τη Β). Γνωρίζετε τον μυστικό κωδικό και θέλετε να τον πουλήσετε στην κυρία Χ, η οποία θέλει να αποκτήσει πρόσβαση στη σήραγγα.
Θέλετε να πληρώσει εκ των προτέρων, πριν της αποκαλύψετε τον κωδικό, αλλά εκείνη θέλει να αποδείξετε πρώτα ότι όντως γνωρίζετε τον κωδικό. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορεί να το κάνει εάν σταθεί μπροστά στη σήραγγα και σας δει να μπαίνετε σε μία από τις εισόδους και να βγαίνετε από την άλλη. Με αυτόν τον τρόπο, θα είναι σίγουρη ότι γνωρίζετε όντως τον μυστικό κωδικό.
Γιατί να χρησιμοποιήσετε αποδείξεις μηδενικής γνώσης;
Η δημοφιλία των αποδείξεων μηδενικής γνώσης στο blockchain και τα κρύπτο οφείλεται στην αυξανόμενη ζήτηση για απόρρητο και ασφάλεια στις ψηφιακές συναλλαγές. Με την άνοδο της τεχνολογίας blockchain και των κρυπτονομισμάτων, υπάρχει μια αυξανόμενη ανάγκη για έναν τρόπο επαλήθευσης των συναλλαγών, χωρίς να αποκαλύπτονται ευαίσθητες πληροφορίες - μια ανάγκη την οποία μπορούν να καλύψουν τα ZKP.
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης έχουν προσελκύσει μεγαλύτερη προσοχή και ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια, με πολλά πρωτόκολλα να χρησιμοποιούν ZKP που έχουν κυκλοφορήσει και μεγάλα blockchain να έχουν δημιουργήσει roll-up μηδενικής γνώσης. Μια σαφής ένδειξη της δημοφιλίας των αποδείξεων μηδενικής γνώσης φάνηκε στο συνέδριο DevCon 2022, στο οποίο πάνω από το 20% όλων των ομιλιών αφορούσαν αυτήν την τεχνολογία.
Σημαντικές εξελίξεις
Μια σημαντική εξέλιξη στις αποδείξεις μηδενικής γνώσης είναι η αυξημένη χρήση των κυβικών γραφημάτων μηδενικής γνώσης (Zk-Snarks), ενός συγκεκριμένου τύπου ZKP. Τα zk-SNARK υιοθετούνται ευρέως σε διάφορες εφαρμογές DeFi, όπως σε ιδιωτικές συναλλαγές Token και στον προστατευμένο δανεισμό. Μια άλλη σημαντική εξέλιξη στις αποδείξεις μηδενικής γνώσης είναι η αυξημένη εστίαση στην κλιμάκωση και την απόδοση μέσω zkRoll-up.
Κυβικά γραφήματα μηδενικής γνώσης (Zk-Snarks)
Τα κυβικά γραφήματα μηδενικής γνώσης (zk-SNARKs) είναι ένας συγκεκριμένος τύπος απόδειξης μηδενικής γνώσης, ο οποίος επιτρέπει την επαλήθευση μιας δήλωσης χωρίς να αποκαλύπτονται πληροφορίες σχετικά με την ίδια τη δήλωση.
Τα zk-SNARKs έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπως το Zcash και το σύστημα πληρωμών της JP Morgan Chase, το οποίο βασίζεται σε blockchain. Χρησιμοποιείται επίσης ως ένας τρόπος για τον ασφαλή έλεγχο ταυτότητας των πελατών σε διακομιστές.
zkRoll-up
Τα zkRoll-up είναι μια λύση κλιμάκωσης για δίκτυα blockchain που διευκολύνει την ομαδοποίηση πολλαπλών συναλλαγών σε μια ενιαία, μεγαλύτερη συναλλαγή, η οποία στη συνέχεια καταγράφεται στο blockchain. Για παράδειγμα, το 2022, η BNB Chain κυκλοφόρησε το Testnet zkBNB, το οποίο βασίζεται στην αρχιτεκτονική zkRoll-up.
Το zkBNB μπορεί να ομαδοποιήσει εκατοντάδες συναλλαγές σε μία ενιαία παρτίδα εκτός αλυσίδας και να δημιουργήσει μια κρυπτογραφική απόδειξη για να αποδείξει την εγκυρότητα όλων των συναλλαγών. Τα zkRoll-up παρέχουν μια ισορροπία μεταξύ κλιμάκωσης και ασφάλειας και είναι κατάλληλα για περιβάλλοντα υψηλής κλίμακας και χαμηλού χρόνου αδράνειας.
Περιπτώσεις χρήσης για αποδείξεις μηδενικής γνώσης
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης έχουν πολλές περιπτώσεις χρήσης, μερικές από τις οποίες έχουν ήδη πραγματοποιηθεί. Άλλες αναμένεται να γίνουν πραγματικότητα στο μέλλον. Μερικές σημαντικές περιπτώσεις χρήσης των ZKP περιλαμβάνουν:
Επαλήθευση ψηφιακής ταυτότητας
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επαλήθευση της ταυτότητας των χρηστών, χωρίς να αποκαλύπτουν ευαίσθητες προσωπικές πληροφορίες. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο σε εφαρμογές όπως τα ψηφιακά συστήματα ψηφοφορίας, στα οποία η ταυτότητα των ψηφοφόρων πρέπει να επαληθεύεται χωρίς να διακυβεύεται η ανωνυμία τους.
Συναλλαγές που προστατεύουν το απόρρητο
Μία από τις πιο δημοφιλείς περιπτώσεις χρήσης για αποδείξεις μηδενικής γνώσης στα κρύπτο είναι η ενεργοποίηση συναλλαγών που προστατεύουν το απόρρητο. Για παράδειγμα, η αποκεντρωμένη εφαρμογή (decentralized application, ή dApp) MantaPay του δικτύου Manta χρησιμοποιεί ZKP για να επιτρέπει στους χρήστες να πραγματοποιούν συναλλαγές στο αποκεντρωμένο ανταλλακτήριο (decentralized exchange, ή DEX) χωρίς να αποκαλύπτουν την ταυτότητά τους ή τα στοιχεία της συναλλαγής τους. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να διατηρούν το απόρρητό τους ενώ εξακολουθούν να έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν την πλατφόρμα για συναλλαγές.
Προστατευμένες συναλλαγές
Το Zcash είναι ένα κρυπτονόμισμα το οποίο χρησιμοποιεί αποδείξεις μηδενικής γνώσης για να ενεργοποιεί προστατευμένες συναλλαγές. Σε αυτές τις συναλλαγές, οι διευθύνσεις αποστολέα και παραλήπτη, καθώς και τα ποσά των συναλλαγών, συγκαλύπτονται από το δημόσιο blockchain, παρέχοντας επιπλέον προστασία απορρήτου στους χρήστες.
Δημιουργία token και επαλήθευση ιδιοκτησίας
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία token από περιουσιακά στοιχεία και την επαλήθευση της απόδειξης ιδιοκτησίας τους. Για παράδειγμα, ένα ακίνητο μπορεί να πάρει τη μορφή token και οποιοδήποτε μέρος μπορεί να επαληθεύσει την ιδιοκτησία του χωρίς να αποκαλύψει δημόσια οποιαδήποτε άλλη πληροφορία.
Παγκόσμια συμμόρφωση
Κάποιες χώρες έχουν αυστηρούς κανονισμούς σχετικά με τη συλλογή και την κοινοποίηση οικονομικών στοιχείων, με τους οποίους ίσως είναι δύσκολο να συμμορφωθούν οι αποκεντρωμένες πλατφόρμες. Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κοινοποίηση απαραίτητων πληροφοριών σε ρυθμιστικές αρχές, διατηρώντας το απόρρητο σε άλλα μέρη.
Αυτό μπορεί να συμβάλει στη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ των αποκεντρωμένων πλατφορμών και των παραδοσιακών χρηματοπιστωτικών ιδρυμάτων, διευκολύνοντας τη συμμόρφωση του DeFi σε κανονισμούς σε διάφορες δικαιοδοσίες.
Το μέλλον των αποδείξεων μηδενικής γνώσης στο Blockchain
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης είναι πιθανό να επιφέρουν νέες τεχνολογικές καινοτομίες στο μέλλον. Κάποιες μελλοντικές εξελίξεις που σχετίζονται με το ZKP, τις οποίες αξίζει να προσέξουμε, περιλαμβάνουν:
Επίπεδα απορρήτου Cross-chain
Καθώς τα οικοσυστήματα blockchain και DeFi συνεχίζουν να αναπτύσσονται και να εξελίσσονται, υπάρχει μια αυξανόμενη ανάγκη για διαλειτουργικότητα σε διαφορετικά δίκτυα blockchain. Τα επίπεδα απορρήτου Cross-chain θα επιτρέψουν τη διεξαγωγή συναλλαγών σε διαφορετικά δίκτυα blockchain, διατηρώντας παράλληλα το απόρρητο των εμπλεκόμενων μερών.
zk-STARK
Ένας άλλος τομέας που πρέπει να προσέξουμε είναι η αυξημένη χρήση των zk-STARK (γράφημα μηδενικής γνώσης με διαφάνεια ως προς την κλιμάκωση), τα οποία είναι ένας νεότερος τύπος απόδειξης μηδενικής γνώσης, ο οποίος θεωρείται πιο αποτελεσματικός και ασφαλής από τα zk-SNARK. Ένα άλλο πλεονέκτημα των zk-STARK έναντι των zk-SNARK είναι ότι τα πρώτα είναι πιο γρήγορα στην επαλήθευση και δεν απαιτούν αξιόπιστη ρύθμιση.
Εργαλειοθήκες φιλικές προς τον χρήστη
Η τεχνολογία απόδειξης μηδενικής γνώσης μπορεί να είναι πολύπλοκη και δεν έχει κάθε ομάδα ανάπτυξης εξειδίκευση σε αυτόν τον συγκεκριμένο τομέα της κρυπτογράφησης. Οι εργαλειοθήκες ZKP, οι οποίες είναι φιλικές προς τον χρήστη, μπορούν να βοηθήσουν στη γεφύρωση αυτού του χάσματος και να διευκολύνουν τους προγραμματιστές διαφορετικού υπόβαθρου να χρησιμοποιούν την τεχνολογία.
Περιορισμοί των αποδείξεων μηδενικής γνώσης
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης αντιπροσωπεύουν μια μοναδική μέθοδο επαλήθευσης της αλήθειας των πληροφοριών, διατηρώντας παράλληλα το απόρρητο, αλλά δεν παρέχουν εγγύηση στο 100%. Ενώ η πιθανότητα επαλήθευσης όταν ο χρήστης που αποδεικνύει λέει ψέματα είναι αμελητέα, οι χρήστες θα πρέπει να γνωρίζουν ότι τα ZKP δεν είναι αλάνθαστα.
Επιπλέον, οι αλγόριθμοι τους οποίους χρησιμοποιούν οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης χρειάζονται εντατική χρήση υπολογιστικών πόρων. Σε ορισμένους τύπους ZKP, η εντατική χρήση υπολογιστικών πόρων είναι απαραίτητη επειδή χρειάζονται πολλές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των επαληθευτών και των χρηστών που αποδεικνύουν. Σε άλλους, οι αλγόριθμοι είναι εξαιρετικά έντονοι υπολογιστικά, γεγονός που θα μπορούσε ενδεχομένως να περιορίσει τις εφαρμογές των ZKP.
Συμπεράσματα
Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης κερδίζουν γρήγορα την προσοχή, λόγω των μοναδικών τους ιδιοτήτων για τη διατήρηση της ιδιωτικής ζωής και τη δυνατότητα κλιμάκωσης. Η αυξανόμενη εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας σε blockchain, κρυπτονομίσματα και DeFi, πιθανότατα, θα φέρει περισσότερες καινοτόμες υπηρεσίες οι οποίες θα ωφελούν πολύ τους χρήστες. Οι αποδείξεις μηδενικής γνώσης αναμένεται να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία οικοσυστημάτων dApp, τα οποία θα είναι πιο ασφαλή, ιδιωτικά και αποτελεσματικά.