تقنية المعرفة الصفرية: ثورة الخصوصية والسرعة في البلوكشين

عالم البلوكشين، تشتهر تقنيات (السُفراء للمعرفة الصفرية) بأنها ابتكار ثوري يحل التناقض بين الخصوصية والشفافية. فماذا تعني هذه التقنية بالضبط ولماذا تحظى باهتمام كبير من مجتمع التشفير؟

ما هي المعرفة الصفرية؟ تعريف بسيط

شهادات المعرفة الصفرية هي بروتوكولات تشفير تتيح إثبات أن لديك معلومات معينة دون الكشف عنها. مثال ملموس: بدلاً من تقديم جميع معلوماتك الشخصية لإثبات أنك لست عضوًا في نادي معين، يمكنك ببساطة إثبات أن عمرك أكبر من 18 عامًا.

باستخدام خوارزميات رياضية، يمكن لطرف أن يقنع طرفًا آخر بحقيقة معينة دون الكشف عن التفاصيل. أثناء المعاملات المشفرة، يمكن التحقق من صحة المعاملة دون الكشف عن مبلغها أو الأطراف المعنية.

تطبيقات المعرفة الصفرية في سلسلة الكتل

ZK Rollups: حل لمشكلة التوسع

ZK Rollups هي واحدة من أكثر الحلول إثارة للاهتمام لمشاكل التوسع والخصوصية في تكنولوجيا البلوكشين. تقوم هذه التقنية بمعالجة المعاملات خارج السلسلة بشكل مجمّع، ثم ترسل دليلًا تشفيرياً واحدًا إلى السلسلة الرئيسية.

آلية العمل:

• يتم دمج مئات أو آلاف المعاملات خارج السلسلة في “تجميع”
• يُقدم دليل معرفة صفرية واحد يثبت صحة جميع هذه المعاملات إلى السلسلة الرئيسية
• النتيجة: يقل الحمل على الشبكة، وتزداد كفاءة المعاملات

على سبيل المثال، عند استخدام ZK Rollups على شبكة إيثريوم، يمكن تنفيذ ملايين المعاملات في الثانية. تنخفض رسوم الغاز بشكل كبير، ويصبح زمن المعاملة أقل بشكل ملحوظ.

الفوائد الأساسية لتقنية ZK

زيادة الخصوصية: تحافظ على سرية مبالغ المعاملات، هويات المرسل والمستلم، وخيارات التصويت في DAO. يضمن ذلك حماية البيانات الحساسة وخصوصية المستخدم.

تعزيز الأمان: يمكن التحقق من صحة الحسابات المعقدة دون الاعتماد على مصدر مركزي. يُلغى الحاجة إلى وسطاء، وتقل احتمالات الهجمات.

الكفاءة من حيث التكلفة: بفضل المعالجة خارج السلسلة، تنخفض رسوم الغاز بشكل طبيعي، مما يجعل المعاملات المشفرة أكثر وصولًا للجميع.

حفظ اللامركزية: نظرًا لأنه يُقدم فقط الدليل إلى السلسلة، فإن الهيكل اللامركزي والشفافية في البلوكشين يُحافظ عليهما.

تطبيقات المعرفة الصفرية في العالم الحقيقي

استخدامات في نظام البلوكشين

حلول الطبقة الثانية: zk-SNARK (فعالية مذهلة) و zk-STARK (مقاومة لتهديدات الحواسيب الكمومية)، نوعان من أدلة المعرفة الصفرية، يوفّران التوسع والخصوصية في شبكات الطبقة الثانية.

التحقق من سلامة البيانات: يمكن إثبات أن البيانات لم تتغير دون تحميل الملف بالكامل. في عمليات التحقق عبر الإنترنت، يمكن إثبات أن المستخدم يمتلك بيانات تعريف صحيحة دون الكشف عنها.

خدمات الأوراكل اللامركزية: تتيح أدلة المعرفة الصفرية التحقق من صحة البيانات من قبل الأوراكل اللامركزي دون الكشف عنها، مع الحفاظ على الخصوصية.

الحوسبة الآمنة متعددة الأطراف (MPC): تمكين الحسابات التعاونية دون الكشف عن المدخلات الفردية، ويفتح الباب لتطبيقات الذكاء الاصطناعي الجديدة.

تطبيقات في قطاعات أخرى

العمليات المالية: تقنية المعرفة الصفرية (مثل تطبيق Zcash)، تتيح التحقق من المعاملات دون الكشف عن المرسل أو المستلم أو المبلغ. مما يتيح مدفوعات مجهولة الهوية ومتوافقة مع القوانين.

البيانات الطبية: وفقًا للوائح مثل HIPAA، يمكن مشاركة بيانات المرضى للأغراض البحثية مع حماية حقوق الخصوصية. يتم الكشف فقط عن المعلومات الضرورية للتشخيص.

أنظمة التصويت الإلكتروني: يتم إثبات أن التصويت تم بشكل صحيح مع الحفاظ على سرية الاختيارات. يضمن ذلك الخصوصية والنزاهة.

إدارة سلسلة التوريد: يمكن التحقق من أصالة المنتجات ومصدرها مع حماية الأسرار التجارية.

التحقق من الهوية: يتم تقليل الثغرات الأمنية باستخدام تقنية المعرفة الصفرية بدلاً من كلمات المرور. يمكن تحقيق التحقق البيومتري دون تخزين البيانات الخام.

أمان البرمجيات: يتم التحقق من أن تحديثات البرمجيات شرعية ولم يتم تعديلها دون مشاركة الكود المصدري.

مشاريع التشفير التي تستخدم المعرفة الصفرية

هناك العديد من المشاريع التي تستخدم تقنية ZK بشكل رائد في نظام إيثريوم:

Loopring: يجمع العديد من المعاملات بدليل واحد، مما يقلل رسوم الغاز ويزيد من قدرة إيثريوم على المعالجة. يوفر تداولًا سريعًا ورخيصًا للمبادلات اللامركزية.

Zcash: عملة مشفرة تركز على الخصوصية، تستخدم zk-SNARKs لإخفاء المبالغ، المرسلين، والمستلمين تمامًا.

Filecoin: يحقق سلامة التخزين في شبكة التخزين اللامركزية دون الكشف عن البيانات.

StarkWare: يتيح للمطورين إنشاء حلول توسعة خاصة باستخدام zk-STARK.

Immutable X: يركز على NFTs، ويوفر معاملات فورية تقريبًا وبدون غاز على إيثريوم.

Secret Network: يتيح العقود الذكية مع البيانات مخفية، ويدعم تطبيقات DeFi الخاصة.

Mina Protocol: بفضل حجمه الصغير جدًا، يتيح للمستخدمين على الهواتف الذكية الانضمام إلى الشبكة بشكل كامل.

Aztec Protocol: يتيح عمليات الإقراض والاقتراض المخفية في DeFi.

ZKsync: يطبق تقنية ZK Rollups على إيثريوم، ويوفر معاملات سريعة وآمنة متوافقة مع النظام البيئي الحالي.

Hermez Network: يستخدم ZK Rollups لزيادة سرعة المعاملات وتقليل التكاليف.

مخاطر وتحديات تقنية المعرفة الصفرية

التحديات التقنية

الاحتياج إلى حسابات مكثفة: إنشاء والتحقق من أدلة المعرفة الصفرية يتطلب حسابات كثيفة، مما قد يعيق اعتمادها على الأجهزة ذات الموارد المحدودة.

نضوج التكنولوجيا: لا تزال تقنية التشفير بمعرفة صفرية في مراحلها الأولى. التكامل مع منصات البلوكشين الحالية، التوافق، والأمان تمثل تحديات.

آلية الإعداد الموثوقة: تعتمد zk-SNARKs على “إعداد موثوق” لمرة واحدة، وإذا كانت هناك ثغرات في هذه المرحلة، قد تهدد أمن النظام بأكمله.

مخاوف استراتيجية

تهديد الحواسيب الكمومية: تطور الحواسيب الكمومية قد يكسر هياكل zk-SNARK الحالية، مما يتطلب أبحاثًا مستمرة لحلول مقاومة للكم.

مخاطر المركزية: رغم أن ZK Rollups تعزز التوسع، إلا أن قوة التحقق من المعاملات قد تتجمع بشكل طبيعي في مشغلين معينين.

إمكانية سوء الاستخدام: الخصوصية قد تُستغل في أنشطة غير قانونية، مما يتطلب إطارًا تنظيميًا.

الهندسة الاجتماعية: الأشخاص الذين يستخدمون تطبيقات المعرفة الصفرية قد يكونون عرضة لعمليات الاحتيال والهجمات عبر التصيد، ويجب تدريب المستخدمين بشكل مناسب.

مستقبل تقنية المعرفة الصفرية

تُعد أدلة المعرفة الصفرية و Rollups حجر الزاوية في تطور البلوكشين. فهي تقدم مزيجًا من الخصوصية، والأمان، والكفاءة، مما سيدفع نحو اعتماد أوسع للحلول المبنية على البلوكشين.

تقنية المعرفة الصفرية:

• تضمن الخصوصية من خلال إخفاء المعاملات والبيانات الشخصية
• تعزز الأمان عبر التحقق من الحسابات المعقدة دون الكشف عن التفاصيل
• يمكن أن تعيد تعريف أنظمة الهوية اللامركزية
• تتيح الحسابات متعددة الأطراف بشكل آمن
• قد تخلق بلوكشين مقاوم للكمات

رغم وجود تحديات مثل تعقيد الحساب، نقص النضوج التكنولوجي، وسوء فهم الجمهور، إلا أن البحث والتطوير المستمرين يجعل من المحتمل أن تُحدث تقنية التشفير بمعرفة صفرية ثورة في حماية البيانات، والأمان، والكفاءة.

هذه ليست مجرد تقدم تكنولوجي، بل أداة تُمكّن المستخدمين من استعادة السيطرة، وإطلاق كامل إمكاناتهم، وبناء مستقبل رقمي يدمج الخصوصية، والأمان، وقابلية التوسع معًا.