Vad är nollkunskapsbevis och hur påverkar det blockkedjan?

Den här artikeln är från en communitymedlem. Författaren är Kenny Li, medgrundare av Manta Network, som är ett programmerbart integritetslager 1-protokoll som drivs av säker teknik för nollkunskapsbevis.  

TL;DR

Nollkunskapsbevis (Zero-knowledge proof/ZKP) är en kryptografisk teknik som gör att sanningen i en informationsdel kan verifieras utan att avslöja själva informationen. Detta har blivit en allt viktigare teknik inom blockkedjor, kryptovalutor och decentraliserad finans (DEFi) för att förbättra integritet och säkerhet. 

Många DeFi-projekt använder redan ZKP:er för att ge användarna bättre integritet och säkerhet för tjänster såsom utlåning, upplåning och handel. Ett antal lager 1-blockkedjor lägger till ZKP-baserade roll-ups eller zkEVM:er. Nollkunskapsbevis förväntas spela en allt viktigare roll i blockkedjevärlden och Web3, eftersom deras tillämpningsområden förväntas öka.

Hur fungerar nollkunskapsbevis?

Nollkunskapsbevis är en metod genom vilken en part (den som bevisar) kan bevisa för en annan part (den som verifierar) att ett uttalande är sant, utan att avslöja någon ytterligare information. Detta är särskilt användbart när informationen är känslig och den som bevisar inte vill att den som verifierar ska ha tillgång till den.

Den som bevisar ger ett matematiskt bevis som bara denne kan generera och den som verifierar kan använda detta bevis för att verifiera sanningen i uttalandet. Man kan dock inte använda beviset för att rekonstruera den ursprungliga informationen.

Föreställ dig en tunnel med två ingångar, A och B. Det finns en låst dörr med en hemlig kod som blockerar den enda vägen och som hindrar människor från att gå genom tunneln från ena änden till den andra (A till B). Du kan den hemliga koden och vill sälja den till X, som vill gå genom tunneln.

Du vill att hon ska betala i förskott innan du avslöjar koden för henne, men hon vill först att du ska bevisa att du verkligen känner till koden. I vårt fall kan hon göra detta genom att stå framför tunneln och titta när du går in i en av ingångarna och kommer ut på den andra sidan. På så sätt kommer hon att förstå att du verkligen kan den hemliga koden.

Varför ska jag använda nollkunskapsbevis? 

Populariteten med nollkunskapsbevis inom blockkedjor och krypto drivs av den ökande efterfrågan för integritet och säkerhet i digitala transaktioner. I och med ökningen av blockkedjeteknik och kryptovalutor finns det ett växande behov av ett sätt att verifiera transaktioner utan att avslöja känslig information – ett behov som ZKP:er kan tillmötesgå.

Nollkunskapsbevis har väckt större uppmärksamhet och intresse under de senaste åren, där många protokoll som använder ZKP:er har lanserats och stora blockkedjor har introducerat nollkunskapsbevis. Under DevCon 2022-konferensen framgick det hur populära nollkunskapsbevis blivit, där över 20 % av alla samtal handlade om denna teknik.

Viktiga utvecklingar

En viktig utveckling inom nollkunskapsbevis är den ökade användningen av zk-Snarks, som är en specifik typ av ZKP:er. zk-Snarks har fått en utbredd användning inom olika DeFi-applikationer, såsom privata tokentransaktioner och skyddad utlåning och upplåning. En annan viktig utveckling inom nollkunskapsbevis är det ökade fokuset på skalbarhet och prestanda via zkRoll-ups. 

zk-Snarks

Zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge (zk-Snarks) är en specifik typ av nollkunskapsbevis som gör att ett uttalande kan verifieras utan att avslöja någon information om själva uttalandet.

Zk-Snarks har redan använts inom applikationer såsom Zcash och JP Morgan Chases blockkedjebaserade betalningssystem. De har också använts som ett sätt att säkert autentisera klienter till servrar.

ZkRoll-ups

ZkRoll-ups är en skalningslösning för blockkedjenätverk som underlättar hopsamling av flera transaktioner till en enda, större transaktion som sedan registreras på blockkedjan. Till exempel lanserade BNB Chain sitt zkBNB-testnet byggt på zkRoll-up-arkitekturen under 2022.

ZkBNB kan samla hundratals transaktioner i en enda grupp utanför kedjan och generera ett kryptografiskt bevis för att bevisa giltigheten i alla transaktioner. ZkRoll-ups ger en balans mellan skalbarhet och säkerhet och är lämpliga för högskaliga miljöer med låg latens.

Användningsområden för nollkunskapsbevis

Nollkunskapsbevis har många användningsområden, av vilka några redan har realiserats och andra förväntas bli verklighet i framtiden. Större ZKP-användningsområden inkluderar: 

Verifiering av digital identitet

Nollkunskapsbevis kan användas för att verifiera användarnas identitet, utan att avslöja någon känslig personlig information. Detta kan vara användbart för tillämpningar inom digitala röstningssystem, där väljarnas identitet måste verifieras utan att äventyra deras anonymitet.

Sekretessbevarande transaktioner

Ett av de mest populära användningsområdena för nollkunskapsbevis inom krypto är att möjliggöra sekretessbevarande transaktioner. Till exempel använder Manta Networks MantaPay decentraliserade applikation (DApp) ZKP:er för att göra det möjligt för användare att göra transaktioner på den decentraliserade börsen (DEX:en) utan att avslöja deras identiteter eller transaktionsuppgifter. Detta gör det möjligt för användarna att behålla sin integritet, samtidigt som de fortfarande kan använda plattformen för transaktioner.

Avskärmade transaktioner

Zcash är en kryptovaluta som använder nollkunskapsbevis för att möjliggöra avskärmade transaktioner. I sådana transaktioner döljs avsändarna, mottagaradresserna samt transaktionsbeloppen från den offentliga blockkedjan, vilket ger extra integritet för användarna.

Tokenisering och ägarverifiering

Nollkunskapsbevis kan också användas för att tokenisera tillgångar och verifiera dess ägarbevis. En fastighet kan till exempel tokeniseras och alla parter kan verifiera sitt ägande utan att offentligt avslöja någon annan information.

Global efterlevnad

Vissa länder har strikta regler för insamling och delning av finansiell information, vilket kan vara svårt för decentraliserade plattformar att följa. Nollkunskapsbevis kan användas för att dela den information som krävs med tillsynsmyndigheter, samtidigt som den hålls privat från andra parter.

Detta kan hjälpa till att överbrygga klyftan mellan decentraliserade plattformar och traditionella finansinstitut, vilket gör det lättare för DeFi att följa reglerna i olika jurisdiktioner.

Framtiden för nollkunskapsbevis i blockkedjan

Nollkunskapsbevis kommer sannolikt att leda till nya tekniska innovationer i framtiden. Några ZKP-relaterade framtida utvecklingar som är värda att uppmärksamma är: 

Sekretesslager på tvärkedjan

När blockkedje- och DeFi-ekosystemen fortsätter att växa och utvecklas finns det ett ökande behov av interoperabilitet mellan olika blockkedjenätverk. Sekretesslager på tvärkedjan gör det möjligt att genomföra transaktioner i olika blockkedjenätverk, samtidigt som de berörda parternas integritet bevaras.

zk-Starks

Ett annat område att ha koll på är den ökade användningen av zk-Starks (zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge), som är en nyare typ av nollkunskapsbevis som anses vara mer effektivt och säkert än zk-Snarks. En annan fördel med zk-Starks jämfört med zk-Snarks är att den förstnämnda är snabbare att verifiera och inte kräver en betrodd installation.

Användarvänliga verktyg 

Tekniken inom nollkunskapsbevis kan verka komplex och alla utvecklingsteam har inte expertis inom just detta område av kryptografi. Användarvänliga ZKP-verktyg kan hjälpa till att överbrygga detta gap och göra det lättare för utvecklare med olika bakgrund att använda tekniken. 

Begränsningar för nollkunskapsbevis

Nollkunskapsbevis representerar en unik metod för att verifiera sanningen om information samtidigt som integriteten bevaras, men de ger inte 100 % garanti. Även om sannolikheten för verifiering när den som bevisar ljuger är försumbar, bör användarna vara medvetna om att ZKP:er inte är idiotsäkra.

Dessutom behöver algoritmer som används av nollkunskapsbevis intensiva beräkningsresurser. I vissa typer av ZKP:er är intensiv databehandling nödvändig, eftersom de kräver många interaktioner mellan verifierare och de som bevisar. I andra är algoritmerna extremt beräkningsintensiva, vilket potentiellt kan begränsa ZKP:ernas tillämpningar.

Sammanfattningsvis

Nollkunskapsbevis får mer och mer uppmärksamhet tack vare deras unika egenskaper för integritetsbevarande och skalningspotential. Den ökande tillämpningen av denna teknik inom blockkedjor, kryptovalutor och DeFi kommer sannolikt att ge mer innovativa tjänster som gynnar användarna en hel del. Nollkunskapsbevis förväntas spela en avgörande roll för att skapa dApp-ekosystem som är säkrare, privata och effektiva.

Mer information

• Vi förklarar zk-Snarks och zk-Starks

• Blockkedjans Lager 1- kontra Lager 2-skalningslösningar