Chroń swoje dane na Blockchainie
Czy kiedykolwiek miałeś wrażenie, że żyjesz w piosence Stinga? Takiej, która zaczyna się od słów: „Każdy twój oddech, każdy twój ruch, będę cię obserwować”? W dzisiejszych czasach wydaje się, że zawsze jest ktoś, kto śledzi każdy twój krok — dosłownie. Idziesz do sklepu, a twój bank wie, co kupiłeś, ile wydałeś, a nawet gdzie to zrobiłeś. GPS w twoim smartfonie śledzi twoją lokalizację co sekundę, kamery CCTV nieustannie mają cię na oku w miejscach publicznych, a twój dostawca internetu monitoruje twoje nawyki online jak sokolnik. Więc, jeśli to wszystko wydaje się trochę jak reality show, to może rzeczywiście tak jest, ale bez blasku!
Pytanie brzmi, co by było, gdybyś mógł odwrócić sytuację i zachować przynajmniej część swojego życia w prywatności? Właściwie, bardzo znaczną część — twoje życie finansowe. Wprowadź Dowody Zero-Wiedzy (ZKP). Te sprytne narzędzia kryptograficzne pozwalają ci udowodnić, że transakcja jest legalna, nie ujawniając żadnych szczegółów — kto zapłacił ile i gdzie, kto wysłał ile i kiedy, ani żadnych soczystych detali. W zasadzie, to tak, jakby powiedzieć: „Wszystko się zgadza”, nie pokazując nikomu rzeczywistych paragonów. Brzmi interesująco? Zostań z nami, aby zobaczyć, jak ten protokół może pomóc ci osiągnąć poziom prywatności, który wydaje się jak science fiction, ale jest całkowicie realny.
Dowody zerowej wiedzy (ZKP) to metody kryptograficzne, które pozwalają komuś udowodnić, że zna lub ma coś, jak hasło, bez ujawniania samej informacji
ZKP występują w różnych formach, w tym ZK-SNARKs (Zerowe Wiedza Zwięzłe Nieinteraktywne Argumenty Wiedzy) i ZK-STARKs (Zerowe Wiedza Skalowalne Przejrzyste Argumenty Wiedzy)
ZKP są coraz częściej integrowane w różnorodne aplikacje blockchain, od kryptowalut skoncentrowanych na prywatności, takich jak ZCash, po rozwiązania warstwy 2, takie jak zkSync, zwiększając przepustowość transakcji
Zanurzmy się od razu w definicję ZKP. Nie martw się, jeśli na początku wydaje się to nieco skomplikowane, rozłożymy to na czynniki pierwsze i wyjaśnimy wszystko w następnym zdaniu.
Dowód Zero-Knowledge (ZKP) to metoda kryptograficzna, dzięki której jedna strona (dowodzący) może udowodnić drugiej stronie (weryfikatorowi), że dane stwierdzenie jest prawdziwe, nie ujawniając żadnych dodatkowych informacji poza ważnością samego stwierdzenia. Oznacza to, że weryfikator może być przekonany o prawdziwości stwierdzenia, nie zdobywając żadnej wiedzy na temat danych źródłowych ani sposobu, w jaki dowód został skonstruowany. Innymi słowy, Dowód Zero-Knowledge to metoda kryptograficzna, w której jedna strona — powiedzmy, że to ty kupujący rzeczy w Walmart — może udowodnić drugiej stronie, takiej jak Walmart, że dane stwierdzenie jest prawdziwe, na przykład, że masz wystarczające środki na swoim koncie, nie ujawniając żadnych dodatkowych szczegółów, jak dokładna kwota pieniędzy, którą posiadasz. Dowód Zero-Knowledge po prostu potwierdza, że stwierdzenie jest prawdziwe — że masz wystarczająco dużo pieniędzy. Koniec opowieści.
Dynamika Prover-Weryfikator
Kilka blockchainów wspiera użycie dowodów zerowej wiedzy w aplikacjach chroniących prywatność: Zcash używa ZKP do ukrywania danych transakcji przed publicznym widokiem, zkSync to rozwiązanie skalujące warstwy 2 dla Ethereum, które wykorzystuje ZKP do zapewnienia prywatności i skalowalności. Jest też Protokół Aztec, który w istocie jest platformą chroniącą prywatność, wykorzystującą ZKP do umożliwienia prywatnych transakcji i inteligentnych kontraktów. Oczywiście jest ich więcej.
Oto przykład, jak działa protokół oparty na dowodach ZK w rzeczywistości. Wyobraź sobie, że chcesz wysłać prywatną wiadomość do przyjaciela na platformie komunikacyjnej blockchain. W systemie blockchain ze starego paradygmatu twoja wiadomość byłaby widoczna dla wszystkich w sieci. Mogłoby to narazić twoją prywatność. Ale powiedzmy, że używasz Aztec. Z tym protokołem twoja wiadomość byłaby szyfrowana i łączona z innymi transakcjami w paczkę. Następnie generowany jest ZKP, aby udowodnić, że paczka transakcji jest ważna, nie ujawniając treści poszczególnych transakcji. Ten ZKP jest przesyłany do podstawowego blockchaina (takiego jak Ethereum) w celu weryfikacji.
Opracowane w latach 80. przez kilku bystrych ludzi — Shafi Goldwasser, Silvio Micali i Charles Rackoff — ta technologia została zaprojektowana w celu rozwiązania dużego problemu: jak udowodnić, że coś wiesz (na przykład, że masz pieniądze na zapłatę), nie ujawniając, co dokładnie wiesz. ZKP zostały zaprojektowane specjalnie do tego rodzaju zadań, dlatego są tak popularne w blockchainie, dziedzinie, która koncentruje się na prywatności. Kontynuując analogię do Walmartu, można powiedzieć, że kiedy używasz technologii zerowej wiedzy na swojej wyprawie do sklepu spożywczego, w zasadzie szyfrujesz kawałek sensownej informacji w tajny kod, który udowadnia, że możesz pokryć koszty.
System Walmartu następnie odszyfrowuje to i weryfikuje bez potrzeby widzenia twojego rzeczywistego salda lub historii transakcji. To tak, jakby ktoś powiedział: „Zaufaj mi, mam to pod kontrolą”, nie pokazując przy tym paragonów ani nie ujawniając żadnych wrażliwych szczegółów. Więc kupujesz i idziesz, a ani jedna dusza na świecie, oprócz może Walmartu, nie wie, co kupiłeś i ile zapłaciłeś.
Shafi Goldwasser i Silvio Micali
Jeśli dowód jest dowodem zerowej wiedzy, zawsze w pełni spełnia te trzy podstawowe właściwości:
Ok, miejmy nadzieję, że teraz nie czujesz się onieśmielony terminami takimi jak „stwierdzenie”, „weryfikator” i „dowodzący”, więc czas na szczegóły dotyczące technologii Zerowej Wiedzy. Te złe chłopaki występują w różnych odmianach, z każdą mającą swój sposób na udowodnienie prawdy, zachowując szczegóły w tajemnicy. Oto szybki przegląd głównych typów, interaktywnych i nieinteraktywnych dowodów zk, ale zanim zaczniemy, uprośćmy to za pomocą kulinarnej analogii. Wyobraź sobie, że pieczesz ciasto.
Interaktywny Dowód: Aby udowodnić, że ciasto jest autentyczne, używając interaktywnego dowodu, zaprosiłbyś przyjaciela, aby obserwował cię podczas pieczenia. Spróbowałby ciasta, nadzienia i gotowego produktu, aby upewnić się, że jest prawdziwe. To jak weryfikator obserwujący cały proces tworzenia dowodu.
Nieinteraktywny Dowód: Aby udowodnić autentyczność ciasta w sposób nieinteraktywny, upieczesz ciasto, a następnie zaoferujesz przyjacielowi mały kawałek do spróbowania. Może zweryfikować smak i składniki, nie obserwując cię podczas pieczenia. To jak weryfikator sprawdzający wcześniej wygenerowany dowód bez potrzeby obserwowania całego procesu.
W terminach blockchainowych:
Problem z Interaktywnymi Dowodami polega na tym, że obie strony muszą być online w tym samym czasie, a każdy dowód jest jak rozpoczęcie całej nowej rozmowy — super nieefektywne. Tutaj wkraczają Nieinteraktywne Dowody.
W 1988 roku Manuel Blum, Paul Feldman i Silvio Micali zaproponowali pierwsze Nieinteraktywne Dowody Zerowej Wiedzy, w których dowodzący i weryfikator mają wspólny klucz (CRS). Oto jak to działa. Ty (dowodzący) i twój przyjaciel (weryfikator) zgadzacie się na wspólny przepis (CRS). Pieczesz ciasto (tworzysz dowód) zgodnie z przepisem. Twój przyjaciel próbuje ciasta (weryfikuje dowód). Jeśli smakuje jak cytryna i mleko, wie, że postępowałeś zgodnie z przepisem. W terminach blockchainowych obie strony generują publiczną wartość znaną zarówno dowodzącemu, jak i weryfikatorowi, CRS. Dowodzący generuje obiekt kryptograficzny (dowód). Weryfikator sprawdza, czy dowód jest zgodny z CRS.
Przykłady protokołów opartych na Nieinteraktywnych Dowodach obejmują protokoły oparte na zk-SNARK i zk-STARK, które przyjrzymy się w następnej sekcji.
Podczas gdy Interaktywne Dowody koncentrują się na interakcjach w czasie rzeczywistym, Nieinteraktywne Dowody pozwalają na wykonanie zadania za pomocą jednego, dobrze skonstruowanego dowodu jednorazowego. Czyni to je niezwykle wydajnymi w sytuacjach, w których nie chcesz lub nie musisz angażować się w ciągłe rozmowy. zk-SNARKs i zk-STARKs podnoszą koncepcję nieinteraktywnego dowodu i jeszcze bardziej zwiększają prywatność w blockchainie. Jak to działa?
ZK-SNARKs mogą brzmieć jak coś z filmu sci-fi, ale to tak naprawdę tylko elegancki akronim dla Zerowej Wiedzy Zwięzłego Nieinteraktywnego Argumentu Wiedzy. Kiedy to rozłożysz, to tak naprawdę bardziej zaawansowana wersja tych nieinteraktywnych dowodów, o których właśnie rozmawialiśmy, więc nie martw się, zrozumiesz. Jeśli masz do czynienia z protokołem ZK-SNARK, spełni on w pełni te pięć podstawowych właściwości:
Wyobraź sobie, że upiekłeś ciasto z tajnym przepisem. Chcesz, aby było unikalne i zapobiec innym jego skopiowaniu. Jeśli ktoś mógłby skopiować ciasto, nie byłoby już wyjątkowe. Podobnie w blockchainie, złośliwe transakcje powinny być trudne do skopiowania. To zapewnia integralność i bezpieczeństwo sieci.
Kilku "kucharzy" współpracuje, aby stworzyć tajny składnik przepisu
Aby zapewnić, że „przepis” jest zarówno unikalny, jak i bezpieczny, kilku „kucharzy” współpracuje, aby stworzyć tajny składnik przepisu — znany w terminologii blockchain jako CRS. Gdy skończą tworzenie CRS, „niszczą” przepis, aby zapobiec jego niewłaściwemu wykorzystaniu. Problem polega na tym, że ten proces opiera się na zaufaniu, że wszyscy kucharze rzeczywiście zniszczą swoją część tajemnicy. Ale co jeśli jeden z nich tego nie zrobi? Wtedy wkraczają ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge)
Podczas gdy ZK-SNARKs wprowadziły dowody zerowej wiedzy do mas, dzięki swojej kompaktowości i wydajności, wprowadziły nowe wyzwania, takie jak potrzeba zaufanego przygotowania „kucharzy” i ograniczona skalowalność przy większych zbiorach danych. ZK-STARKs rozwiązują te problemy. Pomyśl o nich jako o ewolucji od telefonu na klapkę do najwyższej klasy smartfona — koniec z ryzykownym przygotowaniem i znacznie lepsza obsługa dużych danych, co czyni je bardziej potężnymi, bezpiecznymi i przyjaznymi dla użytkownika. Ale ZK-STARKs nie wymagają fazy zaufanego przygotowania, w której generujesz i przechowujesz tajne losowe liczby lub parametry. Zamiast tego eliminują potrzebę poufnych procedur przygotowawczych i zmniejszają ryzyko manipulacji lub kompromitacji. Rozłóżmy na czynniki, o co chodzi w ZK-STARKs:
Więc wciąż próbujemy upiec ciasto i udowodnić, że możemy je upiec idealnie, nie ujawniając tajnego składnika. W ZK-STARKs „przepis” jest publiczną wiedzą, co oznacza, że wszyscy znają kroki do wykonania. Jednak tylko „kucharz” zna tajny składnik, określany jako świadek. Gdy kucharz poprawnie wykonuje przepis i piecze ciasto, udowadnia, że zna tajny składnik — nie ujawniając nigdy, co to jest.
Tylko „kucharz” zna tajny składnik
ZK-STARKs są przejrzyste. Nie potrzebują zaufanego ustawienia, co sprawia, że w niektórych przypadkach są bardziej bezpieczne. Skupienie jest na samym dowodzie, który można zweryfikować publicznie bez polegania na tajnym składniku. Zarówno ZK-SNARKs, jak i ZK-STARKs to potężne narzędzia do prywatności i skalowalności w blockchainie. Wybór między nimi zależy od specyficznych wymagań aplikacji.
Przyszłość dowodów zero-knowledge będzie dzika — wyobraź sobie to: zk-SNARKs i zk-STARKs już robią furorę, ale badacze są jak nadmiernie pobudzeni innowatorzy, sprawiając, że wszystko działa jeszcze szybciej i sprawniej. Ich celem? Zredukować obciążenie obliczeniowe, co oznacza przyspieszenie wszystkiego i ułatwienie pracy na twoim komputerze. Wyobraź sobie sieci blockchain działające jak gorący nóż przez masło — brzmi dobrze, prawda?
ZKP współpracują z najfajniejszą technologią, taką jak AI i IoT. Mówimy o AI, które może uczyć się i rozwijać bez podglądania twoich prywatnych danych, oraz urządzeniach IoT, które komunikują się ze sobą w sposób bezpieczny, zachowując twoje sekrety w tajemnicy. To jak wysokotechnologowa, obsesyjna na punkcie prywatności impreza, na której nikt nie zdradza żadnych tajemnic!
A zgadnij co? ZKPs nie tylko wkraczają na imprezę blockchainową — rozprzestrzeniają się również na inne dziedziny. Wkrótce możemy je zobaczyć w bezpiecznych systemach głosowania, supertajnych rekordach medycznych i poufnych transakcjach biznesowych. Chodzi o udowodnienie czegoś bez ujawniania szczegółów. Mówimy o zmianie gry!
W miarę jak ZKPs stają się coraz bardziej zaawansowane, zmierzamy w kierunku świata, w którym wszystko jest ustandaryzowane i współpracuje ze sobą. Pomyśl o tym jak o zapewnieniu, że wszystkie technologiczne zabawki w piaskownicy dogadują się, aby ZKPs mogły być używane wszędzie bez problemów.
Przy całej tej magii prywatności wciąż istnieje równowaga do zachowania między bezpieczeństwem a spełnianiem regulacji, takich jak przeciwdziałanie praniu pieniędzy i finansowaniu terroryzmu. Znalezienie tego idealnego miejsca będzie zagadką, ale hej, to część zabawy!
Krótko mówiąc, dowody zero-knowledge będą superbohaterami cyfrowego świata, sprawiając, że wszystko będzie prywatne, bezpieczne i wydajne. W miarę jak technologia się rozwija, ZKPs uczynią nasze życie online nie tylko szybszym, ale także bezpieczniejszym i znacznie bardziej prywatnym.
Patrząc w przyszłość, jasne jest, że dowody zero-knowledge (ZKPs) to nie tylko koncepcja, ale technologia o dużych implikacjach. Te kryptograficzne cuda zmieniają sposób, w jaki radzimy sobie z prywatnością, bezpieczeństwem i skalowalnością w przestrzeni cyfrowej. Od prywatnych transakcji blockchainowych po bezpieczne systemy głosowania i poufne transakcje biznesowe, ZKPs będą bohaterami zza kulis. Podróż ZKPs od interaktywnych dowodów do zk-SNARKs i zk-STARKs była niesamowita. Każdy krok przybliża nas do świata, w którym nasze dane mogą być prywatne, a jednocześnie mogą być weryfikowane i potwierdzane.
W miarę jak technologia się rozwija, oczekujemy, że jeszcze więcej aplikacji zintegrowanych z AI i IoT zaoferuje rozwiązania chroniące prywatność, które kiedyś były science fiction. Ale jak w przypadku każdej technologii, innowacje muszą spełniać regulacje. Poruszanie się po tym krajobrazie będzie wymagało starannego rozważenia, aby zapewnić, że ZKPs są używane odpowiedzialnie i etycznie.
Krótko mówiąc, dowody zero-knowledge zdefiniują na nowo cyfrową prywatność i bezpieczeństwo, tworząc bardziej prywatny, bezpieczny i wydajny świat online. Niezależnie od tego, czy jesteś entuzjastą technologii, deweloperem, czy po prostu ciekawym, jak rozwija się prywatność cyfrowa, miej oko na ZKPs. Przyszłość jest jasna i kształtowana przez te kryptograficzne cuda.
ZKPs to metody kryptograficzne, które pozwalają jednej stronie udowodnić prawdziwość stwierdzenia bez ujawniania jakichkolwiek szczegółów dotyczących samego stwierdzenia. Zapewniają, że weryfikator wie tylko, czy stwierdzenie jest prawdziwe, czy fałszywe, nie otrzymując żadnych dodatkowych informacji.
ZKPs występują w formach interaktywnych i nieinteraktywnych. Dowody interaktywne polegają na wymianie informacji w celu udowodnienia wiedzy, podczas gdy dowody nieinteraktywne wykorzystują wspólny klucz do jednego, statycznego dowodu. Oba typy mają na celu weryfikację stwierdzeń przy jednoczesnym zachowaniu tajności danych.
ZKPs zwiększają prywatność w blockchainie, umożliwiając poufne transakcje, bezpieczne głosowanie i efektywne rozwiązania skalujące, takie jak zk-rollupy. Są wykorzystywane w projektach takich jak ZCash i zkSync, aby zachować szczegóły transakcji w tajemnicy i poprawić wydajność systemu.