Prove a Zero Conoscenza: Migliorare la Privacy della Blockchain

Hai mai la sensazione di vivere in una canzone di Sting? Quella che dice: “Ogni respiro che fai, ogni mossa che fai, ti starò osservando”? Al giorno d'oggi, sembra che ci sia sempre qualcuno là fuori che tiene traccia di ogni passo che fai — letteralmente. Vai al negozio e la tua banca sa cosa hai comprato, quanto hai speso e persino dove lo hai fatto. Il GPS sul tuo smartphone traccia la tua posizione ogni secondo, le telecamere a circuito chiuso ti tengono d'occhio costantemente in pubblico e il tuo ISP, Internet Service Provider, monitora le tue abitudini online come un falco. Quindi, se tutto questo sembra un po' reality TV, potrebbe anche essere così, ma senza il glamour!

La domanda è: e se potessi ribaltare la situazione e mantenere almeno parte della tua vita privata? In realtà, una parte molto significativa — la tua vita finanziaria. Entrano in gioco le Zero-Knowledge Proofs (ZKP). Questi strumenti crittografici intelligenti ti permettono di dimostrare che una transazione è legittima senza rivelare alcun dettaglio specifico — chi ha pagato cosa e dove, chi ha inviato quanto e quando, o qualsiasi altro dettaglio succoso. Fondamentalmente, è come dire: “Tutto è a posto,” senza mostrare a nessuno le ricevute effettive. Sembra interessante? Resta con noi per vedere come questo protocollo può aiutarti a raggiungere un livello di privacy che sembra fantascienza ma è totalmente reale.

Cosa sono le Prove a Zero Conoscenza?

Immergiamoci subito nella definizione delle ZKP. Non preoccuparti se sembra un po' complesso all'inizio,  lo spiegheremo e chiariremo tutto nella frase successiva.

Una Prova a Zero Conoscenza (ZKP) è un metodo crittografico attraverso il quale una parte (il provatore) può dimostrare a un'altra parte (il verificatore) che un'affermazione è vera senza rivelare alcuna informazione aggiuntiva oltre alla validità dell'affermazione stessa. Questo significa che il verificatore può essere convinto della verità dell'affermazione senza acquisire alcuna conoscenza sui dati sottostanti o su come è stata costruita la prova. In altre parole, una Prova a Zero Conoscenza è un metodo crittografico in cui una parte — diciamo, sei tu che acquisti cose da Walmart — può dimostrare a un'altra parte, come Walmart, che un'affermazione è vera, come avere fondi sufficienti sul tuo saldo senza rivelare ulteriori dettagli, come l'importo esatto di denaro che hai. La prova a Zero Conoscenza conferma solo che l'affermazione è vera — che hai abbastanza soldi. Fine della storia.

Molti blockchain supportano l'uso di prove a conoscenza zero per applicazioni che preservano la privacy: Zcash utilizza ZKP per proteggere i dati delle transazioni dalla vista pubblica, zkSync è una soluzione di scalabilità di livello 2 per Ethereum che sfrutta ZKP per fornire privacy e scalabilità. C'è anche Aztec Protocol, che in sostanza è una piattaforma che preserva la privacy e utilizza ZKP per abilitare transazioni private e smart contract. E ci sono, ovviamente, di più. 

Ecco un esempio di come funziona un protocollo basato su ZK-proof nella vita reale. Immagina di voler inviare un messaggio privato a un amico su una piattaforma di messaggistica blockchain. In un sistema blockchain di vecchia generazione, il tuo messaggio sarebbe visibile a tutti sulla rete. Questo potrebbe compromettere la tua privacy. Ma, diciamo, usi Aztec. Con questo protocollo, il tuo messaggio sarebbe crittografato e accorpato con altre transazioni in un lotto. Viene quindi generato un ZKP per dimostrare che il lotto di transazioni è valido senza rivelare il contenuto delle singole transazioni. Questo ZKP viene inviato alla blockchain di base (come Ethereum) per la verifica.

Perché le Prove a Conoscenza Zero?

Sviluppata negli anni '80 da alcune persone intelligenti — Shafi Goldwasser, Silvio Micali e Charles Rackoff — questa tecnologia è stata progettata per risolvere un grande problema: come dimostrare di sapere qualcosa (come avere i soldi per pagare) senza rivelare ciò che esattamente sai. Le ZKP sono state progettate specificamente per questo tipo di compito, ed è per questo che sono così popolari nel blockchain, un campo che riguarda tutto la privacy. Per continuare l'analogia con Walmart, potresti dire che quando usi la tecnologia a conoscenza zero per il tuo viaggio al supermercato, in sostanza crittografi un pezzo di informazione sensibile in un codice segreto che dimostra che puoi coprire il costo.

Il sistema di Walmart quindi lo decrittografa e lo verifica senza bisogno di vedere il tuo saldo effettivo o la cronologia delle transazioni. È come se qualcuno dicesse: “Fidati di me, ho tutto sotto controllo,” senza effettivamente mostrare le ricevute o rivelare dettagli sensibili. Così compri e vai, e nessuna anima al mondo, tranne forse Walmart, sa cosa hai comprato e quanto hai pagato.

Se una prova è una prova a conoscenza zero, soddisferà sempre pienamente queste tre proprietà essenziali:

1. Completezza: Se l'affermazione è vera, un provatore onesto può convincere un verificatore onesto di questo fatto. In altre parole, se hai davvero abbastanza soldi, puoi convincere Walmart che puoi coprire il costo.
2. Solidità: Se l'affermazione è falsa, nessun provatore disonesto può convincere il verificatore onesto che sia vera, tranne con una piccola probabilità. In altre parole, se non hai abbastanza soldi, non puoi ingannare Walmart facendogli credere che tu ne abbia, tranne per una piccola possibilità.
3. Zero-Conoscenza: Il verificatore non apprende nulla oltre al fatto che l'affermazione è vera; nessuna informazione aggiuntiva sui dati sottostanti viene rivelata. In altre parole, Walmart saprà che puoi pagare, ma non scoprirà altri dettagli sul tuo conto bancario o sulla tua storia delle transazioni. Le prove a conoscenza zero sono i veri ninja tecnologici per la privacy nella blockchain, ma le applicazioni delle ZKP sono furtive e super utili ovunque la sicurezza e l'efficienza contino. Hai bisogno di dimostrare la tua età senza rivelare tutta la tua storia di vita? Le ZKP ti coprono. Qualcuno vuole condividere con te dati riservati, come nelle verifiche finanziarie, senza rivelare tutti i dettagli? Le ZKP ti supportano. Nella catena di approvvigionamento, le ZKP verificano anche che i prodotti e i fornitori siano legittimi senza rivelare segreti commerciali. Nel cloud computing, garantiscono che i calcoli siano eseguiti correttamente, così non devi controllare tutto. E naturalmente, nel mondo della blockchain, le ZKP mantengono private le tue transazioni crypto. Permettono anche ai contratti intelligenti di fare il loro lavoro senza esporre informazioni sensibili. Non hai idea di cosa stiamo parlando? Affronteremo tutti questi termini complicati più tardi, ma prima, analizziamo come funzionano realmente le ZKP.

Prove Interattive e Non Interattive

Va bene, speriamo che ora non ti intimidiscano termini come “affermazione”, “verificatore” e “provatori”, quindi è tempo di scoprire la tecnologia a conoscenza zero. Questi ragazzi arrivano in una serie di varianti diverse, ognuna con il proprio modo di dimostrare la verità mantenendo i dettagli sotto chiave. Ecco un rapido riepilogo dei principali tipi, prove zk interattive e non interattive, ma prima di iniziare, semplifichiamo le cose con un'analogia culinaria. Immagina di stare preparando una torta.

Prova Interattiva: Per dimostrare che la torta è autentica usando una prova interattiva, inviteresti un amico a guardarti mentre cuoci. Assaggerà la pastella, il ripieno e il prodotto finale per assicurarsi che sia genuino. Questo è come un verificatore che osserva l'intero processo di creazione di una prova.

Prova Non Interattiva: Per dimostrare l'autenticità della torta in modo non interattivo, cuoceresti la torta e poi offriresti al tuo amico una piccola fetta da assaporare. Può verificare il gusto e gli ingredienti senza guardarti mentre cuoci. Questo è come un verificatore che controlla una prova pre-generata senza bisogno di osservare l'intero processo.

In termini di blockchain:

• Prova interattiva: Una serie di interazioni tra un provatore e un verificatore, simile a un amico che ti guarda mentre cuoci.
• Prova non interattiva: Una singola prova pre-generata che può essere verificata in modo indipendente, come offrire al tuo amico una fetta di torta. Un buon esempio di una prova interattiva integrata nella blockchain è TrueBit, un protocollo che consente il calcolo off-chain per i contratti intelligenti di Ethereum. Utilizza un gioco di verifica interattivo per controllare la correttezza dei calcoli off-chain. Il provatore invia il risultato di un calcolo, e chiunque può sfidare questo risultato giocando a un gioco di verifica interattivo. Il gioco prevede una scomposizione passo-passo del calcolo, in cui il provatore e il sfidante discutono interattivamente sull'esecuzione corretta. L'esito finale di questo gioco determina se il risultato viene accettato o rifiutato on-chain.

Il problema con le Prove Interattive, però, è che entrambe le parti devono essere online contemporaneamente, e ogni prova è come iniziare una nuova conversazione — super inefficiente. È qui che entrano in gioco le Prove Non Interattive.

Nel 1988, Manuel Blum, Paul Feldman e Silvio Micali suggerirono le prime Prove a Conoscenza Zero Non Interattive in cui il provatore e il verificatore hanno una chiave condivisa (CRS). Ecco come funziona. Sia tu (provatori) che il tuo amico (verificatore) concordate su una ricetta condivisa (il CRS). Cuoci la torta (crea la prova) seguendo la ricetta. Il tuo amico assaggia la torta (verifica la prova). Se ha il sapore di limone e latte, sa che hai seguito la ricetta. In termini di blockchain, entrambe le parti generano un valore pubblico noto sia al provatore che al verificatore, CRS. Il provatore genera un oggetto crittografico (prova). Il verificatore controlla se la prova è in linea con il CRS.

Esempi di protocolli basati su prove non interattive includono zk-SNARK e protocolli basati su zk-STARK che esamineremo nella sezione successiva.

Tipi di Prove a Conoscenza Zero Non Interattive: ZK-SNARKs, ZK-STARKs

Mentre le Prove Interattive riguardano interazioni in tempo reale, le Prove Non Interattive ti consentono di portare a termine il lavoro con una sola prova ben congegnata. Questo le rende super efficienti per situazioni in cui non vuoi o non hai bisogno di impegnarti in conversazioni continue. Le zk-SNARKs e le zk-STARKs prendono il concetto di prova non interattiva e aumentano ulteriormente la privacy nella blockchain. Come mai?

ZK-SNARKs

Le ZK-SNARKs potrebbero sembrare qualcosa uscito da un film di fantascienza, ma in realtà è solo un acronimo elegante per Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge. Quando lo scomponi, è davvero solo una versione più avanzata di quelle prove non interattive di cui abbiamo appena parlato, quindi, non preoccuparti, lo capirai. Se stai trattando con un protocollo ZK-SNARK, soddisferà pienamente queste cinque proprietà essenziali:

1. Zero-Conoscenza: Questo significa che il verificatore può confermare che un'affermazione è vera senza sapere nient'altro su di essa. Solo la verità o falsità dell'affermazione viene rivelata — nessun dettaglio extra necessario.
2. Succinto: La prova è più piccola e più veloce da verificare rispetto alle informazioni segrete su cui si basa. È come ottenere il riassunto senza leggere l'intero libro.
3. Non Interattivo: A differenza di quelle prove interattive a ping-pong, le ZK-SNARKs sono un affare unico. Il provatore e il verificatore interagiscono solo una volta, rendendo il processo molto più efficiente.
4. Argomento: La prova è solida come una roccia, il che significa che è quasi impossibile imbrogliare. Se l'affermazione è falsa, nessun provatore subdolo può convincere il verificatore del contrario.
5. (Di) Conoscenza: Il provatore non può creare la prova senza conoscere le informazioni segrete (chiamate anche testimoni). Senza il testimone, non c'è modo di generare una prova valida.

Immagina di aver preparato una torta con una ricetta segreta. Vuoi mantenerla unica e impedire ad altri di copiarla. Se qualcuno potesse replicare la torta, non sarebbe più speciale. Allo stesso modo, nella blockchain, le transazioni dannose dovrebbero essere difficili da replicare. Questo garantisce l'integrità e la sicurezza della rete.

Per garantire che la “ricetta” sia sia unica che sicura, alcuni “cuochi” lavorano insieme per creare l'ingrediente segreto della ricetta — noto in termini di blockchain come CRS. Una volta che hanno finito di creare il CRS, “distruggono” la ricetta per prevenire che qualcuno la utilizzi in modo improprio. Il problema è che questo processo si basa sulla fiducia che tutti i cuochi distruggeranno effettivamente la loro parte del segreto. Ma cosa succede se uno di loro non lo fa? È qui che entrano in gioco gli ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge)

ZK-STARKs

Mentre gli ZK-SNARKs hanno portato le prove a conoscenza zero alle masse con la loro compattezza ed efficienza, hanno introdotto nuove sfide come la necessità di una configurazione fidata di “cuochi” e una scalabilità limitata con set di dati più grandi. Gli ZK-STARKs risolvono questi problemi. Pensali come l'evoluzione da un telefono a conchiglia a uno smartphone di alta gamma — niente più configurazioni rischiose e molto meglio nella gestione dei big data, rendendoli più potenti, sicuri e facili da usare. Ma gli ZK-STARKs non richiedono una fase di configurazione fidata in cui generi e mantieni segreti numeri casuali o parametri. Invece, elimina la necessità di procedure di configurazione riservate e riduce il rischio di manomissioni o compromissioni. Analizziamo di cosa si tratta gli ZK-STARKs:

1. Zero-Knowledge: Come con gli ZK-SNARKs, il verificatore può confermare la verità di un'affermazione senza apprendere nient'altro su di essa. La prova rivela solo se l'affermazione è vera o falsa — non vengono condivisi dettagli aggiuntivi.
2. Scalabile: Gli ZK-STARKs sono progettati per gestire grandi quantità di dati in modo efficiente. La prova rimane concisa e veloce da verificare, anche se la complessità dei dati aumenta — come essere in grado di riassumere un'intera biblioteca in una sola pagina.
3. Trasparente: A differenza degli ZK-SNARKs, che richiedono una configurazione fidata, gli ZK-STARKs non si basano su alcun parametro segreto. La loro trasparenza significa che la sicurezza del sistema non dipende da informazioni nascoste o sensibili.
4. Argomento: La prova è estremamente robusta e affidabile. Se l'affermazione è falsa, è praticamente impossibile per un provatore disonesto convincere il verificatore del contrario.
5. (Di) Conoscenza: Proprio come con gli ZK-SNARKs, il provatore deve possedere le informazioni segrete (o testimone) per generare una prova valida. Senza questa conoscenza, produrre una prova valida non è possibile.

Quindi stiamo ancora cercando di cuocere una torta e dimostrare di poterla cuocere perfettamente senza rivelare l'ingrediente segreto. Negli ZK-STARKs, la "ricetta" è di pubblico dominio, il che significa che tutti conoscono i passaggi da seguire. Tuttavia, solo il “cuoco” conosce l'ingrediente segreto, chiamato testimone. Quando il cuoco segue correttamente la ricetta e cuoce la torta, dimostra di conoscere l'ingrediente segreto — senza mai rivelare di cosa si tratta.

I ZK-STARKs sono trasparenti. Non necessitano di una configurazione fidata, rendendoli più sicuri in alcuni casi. L'attenzione è sulla prova stessa, che può essere verificata pubblicamente senza fare affidamento su un ingrediente segreto. Sia i ZK-SNARKs che i ZK-STARKs sono strumenti potenti per la privacy e la scalabilità nella blockchain. La scelta tra di essi dipende dai requisiti specifici dell'applicazione.

Protocolli di Prova a Conoscenza Zero

ZCash:

1. Cosa È: ZCash è una criptovaluta focalizzata sulla privacy che utilizza le Prove a Conoscenza Zero, specificamente zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge), per abilitare transazioni completamente private.
2. Come Funziona: In ZCash, gli zk-SNARKs consentono agli utenti di dimostrare di avere i fondi per effettuare una transazione senza rivelare l'importo o i dettagli del mittente/destinatario. Quindi puoi inviare o ricevere fondi mantenendo riservati tutti i dettagli transazionali.
3. Capitalizzazione di Mercato: A partire da agosto 2024, ZCash ha una capitalizzazione di mercato di circa 1,3 miliardi di dollari.
4. Costo del Token: Il prezzo attuale di ZCash (ZEC) è di circa 50,00 dollari.
5. Perché È Importante: ZCash porta la privacy finanziaria nella blockchain, consentendo agli utenti di effettuare transazioni senza esporre informazioni sensibili, il che è cruciale per individui e istituzioni attenti alla privacy.

Railgun:

1. Cosa È: Railgun è un protocollo di privacy Layer 2 di Ethereum che utilizza le Prove a Conoscenza Zero per fornire transazioni riservate e interazioni con contratti intelligenti.
2. Come Funziona: Railgun utilizza zk-SNARKs per garantire che le transazioni e le operazioni dei contratti intelligenti siano private. Consente agli utenti di svolgere attività di finanza decentralizzata (DeFi) come trading e prestiti mantenendo private le loro transazioni e i saldi dei conti.
3. Capitalizzazione di Mercato: A partire da agosto 2024, Railgun ha una capitalizzazione di mercato di circa 150 milioni di dollari.
4. Costo del Token: Il prezzo attuale di Railgun (RAIL) è di circa 1,20 dollari.
5. Perché È Importante: Railgun porta la privacy alle piattaforme DeFi basate su Ethereum che mancano di privacy, in modo che gli utenti possano avere riservatezza e protezione dalla sorveglianza sulla blockchain.

Tornado Cash:

1. Cosa È: Tornado Cash è una soluzione di privacy decentralizzata per le transazioni Ethereum, utilizzando zk-SNARKs per rompere il legame on-chain tra mittente e destinatario, in modo che le transazioni siano private.
2. Come Funziona: Gli utenti depositano Ethereum o token ERC-20 in Tornado Cash, che mescola i fondi per nascondere la loro origine. Il prelievo è possibile su un indirizzo diverso, quindi è difficile risalire i fondi alla loro fonte.
3. Capitalizzazione di Mercato: A partire da agosto 2024, il TVL di Tornado Cash è di circa 400 milioni di dollari, ma non ha una capitalizzazione di mercato tradizionale come altri token.
4. Costo del Token: Tornado Cash non ha un token nativo; è un protocollo piuttosto che un progetto basato su token.
5. Perché È Importante: Tornado Cash fornisce un'elevata privacy delle transazioni su Ethereum, quindi è prezioso per gli utenti che necessitano di anonimato e vogliono prevenire il tracciamento delle transazioni.

Aztec:

1. Cosa È: Aztec è un protocollo di privacy Layer 2 di Ethereum che utilizza zk-SNARKs per offrire transazioni private e interazioni con contratti intelligenti.
2. Come Funziona: Aztec cripta i dati delle transazioni e utilizza prove a conoscenza zero per convalidare le transazioni senza rivelare informazioni sensibili sulla blockchain.
3. Capitalizzazione di Mercato: A partire da agosto 2024, Aztec ha una capitalizzazione di mercato di circa 80 milioni di dollari.
4. Costo del Token: Il prezzo attuale di AZT è di circa 2,50 dollari.
5. Perché È Importante: Aztec fornisce privacy per la DeFi su Ethereum, quindi gli utenti possono effettuare transazioni e interazioni senza esporre le proprie finanze.

zkSync:

1. Cosa È: zkSync è una soluzione di scalabilità Layer 2 di Ethereum che utilizza zk-rollups per raggruppare più transazioni in una prova, che viene poi pubblicata sulla mainnet di Ethereum.
2. Come Funziona: zkSync utilizza zk-rollups per aumentare il throughput delle transazioni e ridurre le commissioni raggruppando molte transazioni in una prova, che viene verificata su Ethereum. Questo preserva la sicurezza di Ethereum migliorando la scalabilità.
3. Capitalizzazione di Mercato: A partire da agosto 2024, zkSync ha un TVL di circa 1,2 miliardi di dollari, ma non ha una capitalizzazione di mercato tradizionale come altri token.
4. Costo del Token: zkSync ha token ecosistemici, ma non ha un token autonomo che venga scambiato in modo indipendente.
5. Perché È Importante: zkSync rende Ethereum più scalabile e più economico per utenti e sviluppatori mantenendo la sicurezza della rete Ethereum.## Futuro delle Prove a Conoscenza Zero

Il futuro delle prove a conoscenza zero sarà entusiasmante: immagina questo: gli zk-SNARKs e gli zk-STARKs stanno già facendo scalpore, ma i ricercatori sono come innovatori iperattivi, facendoli andare ancora più veloci e fluidi. Il loro obiettivo? Ridurre il carico computazionale, il che significa rendere tutto più veloce e più facile sul tuo computer. Immagina reti blockchain che funzionano come un coltello caldo nel burro: suona bene, vero?

Le ZKP si stanno unendo alla tecnologia più cool in circolazione, come AI e IoT. Stiamo parlando di AI che può apprendere e crescere senza curiosare nei tuoi dati privati, e dispositivi IoT che comunicano tra loro in modo sicuro mantenendo i tuoi segreti al sicuro. È come una festa high-tech ossessionata dalla privacy in cui nessuno svela segreti!

E indovina un po'? Le ZKP non stanno solo invadendo la festa della blockchain: si stanno espandendo anche in altri settori. Potremmo presto vederle in sistemi di voto sicuri, registri medici super segreti e affari riservati. Si tratta di dimostrare qualcosa senza rivelare i dettagli. Parliamo di un cambiamento radicale!

Man mano che le ZKP diventano più avanzate, ci stiamo dirigendo verso un mondo in cui tutto è standardizzato e si integra bene con gli altri. Pensala come assicurarti che tutti i giocattoli tecnologici nella sabbiera vadano d'accordo, in modo che le ZKP possano essere utilizzate ovunque senza intoppi.

Con tutta questa magia della privacy, c'è ancora un filo da percorrere tra essere sicuri e rispettare normative come il contrasto al riciclaggio di denaro e il finanziamento del terrorismo. Trovare quel punto dolce sarà un rompicapo, ma ehi, fa parte del divertimento!

In breve, le prove a conoscenza zero saranno i supereroi del mondo digitale, rendendo tutto privato, sicuro ed efficiente. Man mano che la tecnologia evolve, le ZKP renderanno le nostre vite online non solo più veloci, ma anche più sicure e molto più private.

Conclusione

Guardando avanti, è chiaro che le prove a conoscenza zero (ZKP) non sono solo un concetto ma una tecnologia con grandi implicazioni. Questi meravigliosi strumenti crittografici stanno cambiando il modo in cui gestiamo privacy, sicurezza e scalabilità nello spazio digitale. Dalle transazioni blockchain private ai sistemi di voto sicuri e agli affari riservati, le ZKP saranno gli eroi dietro le quinte. Il viaggio delle ZKP dalle prove interattive agli zk-SNARKs e zk-STARKs è stato incredibile. Ogni passo ci avvicina a un mondo in cui i nostri dati possono essere privati e comunque convalidati e verificati.

Man mano che la tecnologia evolve, ci aspettiamo che ancora più applicazioni si integrino con AI e IoT per offrire soluzioni che preservano la privacy e che un tempo erano fantascienza. Ma come con tutta la tecnologia, l'innovazione deve incontrare la regolamentazione. Navigare in questo panorama richiederà una considerazione attenta per garantire che le ZKP siano utilizzate in modo responsabile ed etico.

In breve, le prove a conoscenza zero ridefiniranno la privacy e la sicurezza digitali, creando un mondo online più privato, sicuro ed efficiente. Che tu sia un appassionato di tecnologia, uno sviluppatore o semplicemente curioso di come sta evolvendo la privacy digitale, tieni d'occhio le ZKP. Il futuro è luminoso e sta prendendo forma grazie a queste meraviglie crittografiche.

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