Докази з нульовою довірою у світі блокчейну: нове рішення для конфіденційності та масштабованості

Web3 та екосистема блокчейн, zero knowledge proofs (ZKP) вирізняються як найефективніший спосіб балансування конфіденційності та прозорості транзакцій. Основна концепція проста: довести щось, не розкриваючи деталей. Уявіть, що ви доводите право на кредит, не показуючи баланс банківського рахунку. Саме тут сила zero knowledge proofs.

Як працюють нульові знання (Zero Knowledge Proofs)?

Криптографічні zero knowledge proofs базуються на математичних алгоритмах, що дозволяють підтвердити інформацію без її розкриття. Наприклад, у криптоперевірках, можна підтвердити валідність транзакції без розкриття суми або учасників. Це реалізується за допомогою криптографічних механізмів, таких як “свідок” і “challenge-response”.

Пояснення на прикладі лабіринту: хтось проходить лабіринт і залишає цифрові сліди, що підтверджують успіх, але шлях залишається прихованим. Zero knowledge proofs працюють за тим самим принципом.

Переваги ZKP

Покращена конфіденційність
Можна довести володіння інформацією, не розкриваючи її, наприклад, кількість транзакцій, ідентифікатори відправника/одержувача або переваги голосування в DAO.

Підвищена безпека
Перевіряйте правильність складних обчислень без довіри до джерела. Це зменшує потребу в посередниках і знижує поверхню атак.

Ефективність
Швидша валідація порівняно з традиційними методами, застосовна у ланцюжках постачання та виявленні шахрайства.

ZK Rollups: рішення проблем масштабованості блокчейну

Найцікавіше застосування zero knowledge proofs у блокчейні — ZK Rollups. Технологія обробля сотні або тисячі транзакцій поза мережею, зменшуючи навантаження на основний ланцюг.

Як ZK Rollups створюють революцію?

Замість додавання кожної транзакції до основного ланцюга, вони об’єднують багато транзакцій у “пакет”. Потім за допомогою zero knowledge proofs підтверджують, що всі транзакції валідні, (не розкриваючи) їх деталей, і передають цю довіру до основної мережі.

Наприклад, у Ethereum: об’єднання кількох транзакцій у один пакет поза мережею дозволяє збільшити пропускну здатність. Потім цей пакет підтверджується ZKP і відправляється до основного ланцюга. Це знижує навантаження, підвищує ефективність і теоретично дозволяє обробляти мільйони транзакцій на секунду.

Крім швидкості, ZK Rollups забезпечують конфіденційність — відкривають нові можливості для DeFi, NFT та інших Web3 застосунків.

Переваги ZK Rollups на практиці

Миттєві транзакції та низькі комісії
Обробляючи транзакції поза мережею, зменшує газові витрати. Переведення криптовалют стає швидшим і дешевшим.

Мільйони транзакцій у секунду
Значний прорив у масштабованості, що готує блокчейн до масового впровадження.

Збереження децентралізації
Передаючи лише довідки, зберігається децентралізована природа мережі. Збільшується прозорість і довіра, а продуктивність зростає.

Гарантія анонімності
Деталі транзакцій залишаються прихованими, зберігаючи анонімність користувачів і підвищуючи довіру до системи.

Реальні застосування zero knowledge proofs

У блокчейн-екосистемі

Загальновживані ZKP для рівня-2 мереж підтверджують валідність транзакцій без розкриття конфіденційних даних. zk-SNARK відомі своєю ефективністю, zk-STARK — стійкі до квантових атак.

Масштабовані ланцюги: ZK-Rollups долають обмеження рівня-1, забезпечуючи швидші та дешевші транзакції.

Перевірка даних: Доводять, що дані не змінювалися, без їх завантаження. У процесах аутентифікації, наприклад, водійських посвідчень або паспортів, зберігається конфіденційність.

Децентралізовані оракули: У системах на кшталт Chainlink, дані підтверджуються без розкриття, зберігаючи приватність і цілісність.

Безпечні мультипартійні обчислення (MPC): Спільні обчислення без розкриття індивідуальних даних. Це важливо для застосунків із штучним інтелектом і машинним навчанням.

Цифрове управління правами: Контроль доступу до контенту з авторськими правами без копіювання.

Безпечне обмін повідомленнями: Шифрування від кінця до кінця зберігає цілісність повідомлень.

Справедливі онлайн-ігри: Докази чесності результату без розкриття алгоритму.

Перевірка NFT: Підтвердження власності та оригінальності без розкриття особистості власника.

( Загальні застосунки

Фінансові операції
У Zcash: відправник, отримувач і суми приховані, але валідність підтверджується. Дотримання законодавства, анонімні платежі.

Медичні записи
Контроль за конфіденційністю даних пацієнтів. Можливість обміну для досліджень або лікування з дотриманням HIPAA.

Електронне голосування
Голосування залишається конфіденційним, а його правильність підтверджується без розкриття вибору.

Управління ланцюгами постачання
Докази походження та автентичності товарів без розкриття комерційної таємниці.

Кредитне рейтингу
Підтвердження відповідності кредитним критеріям без розкриття всього фінансового стану.

Безпечний доступ до державних реєстрів
Обмеження зайвого розкриття особистих даних, забезпечення приватності у державних сервісах.

Безпарольна аутентифікація
Доказ володіння без розкриття пароля, мінімізуючи ризики зломів.

Хмарне зберігання
Зберігання даних без повного доступу, з можливістю розшифрування лише за дозволом.

Біометрична ідентифікація
Підтвердження особи за допомогою відбитків або обличчя без збереження біометричних даних.

Оновлення програмного забезпечення
Перевірка автентичності оновлень без розкриття коду.

Блокчейн-проекти із застосуванням технологій Zero Knowledge

Провідні проекти в екосистемі Ethereum:

Loopring: Використовує ZKP для об’єднання кількох транзакцій в один, зменшуючи газові витрати і підвищуючи пропускну здатність Ethereum. Орієнтований на DEX, забезпечує швидкі та дешеві операції.

Zcash: Конфіденційна криптовалюта. zk-SNARK забезпечує повну прихованість сум і учасників транзакцій.

Filecoin: Децентралізована система зберігання даних, що підтверджує цілісність без розкриття даних. Важливий елемент екосистеми.

StarkWare: Надання інструментів для створення масштабованих рішень із zk-STARK. Розширює можливості Ethereum.

Immutable X: NFT-платформа з майже нульовими комісіями та миттєвою обробкою транзакцій у Ethereum.

Secret Network: Орієнтована на конфіденційні смарт-контракти. Зберігає приватність даних і обчислень.

Mina Protocol: Використовує zk-SNARK для збереження дуже компактного розміру блокчейну, що дозволяє працювати навіть на смартфонах.

Aztec Protocol: Забезпечує приватність у DeFi, дозволяючи приховані позики та позичання.

ZKsync: Швидкі та безпечні транзакції на Ethereum із застосуванням ZK Rollups, сумісний із існуючими системами.

Hermez Network: Застосовує ZK Rollups для підвищення швидкості та зниження вартості транзакцій, ідеально для великих обсягів.

Tornado Cash: Анонімізує транзакції Ethereum за допомогою zk-SNARK, розриваючи зв’язки між відправником і отримувачем.

Виклики технології ZK

Обчислювальна складність
Створення та перевірка ZKP вимагає значних ресурсів. Це обмежує застосування на пристроях із низькою потужністю.

Недосконала зрілість
Інтеграція з існуючими платформами викликає труднощі у плані сумісності, продуктивності та безпеки.

Ризик “довіреної установки”
zk-SNARK вимагає “довіреної” процедури налаштування, що може бути вразливістю.

Квантові загрози
Квантові комп’ютери потенційно можуть зламати zk-SNARK, потрібно розробляти квантово-стійкі рішення.

Централізація
Збільшення масштабованості може призвести до концентрації обчислювальної сили у операторів.

Зловживання конфіденційністю
Можливе використання для відмивання грошей або ухилення від податків, потрібне регулювання.

Соціальна інженерія
Користувачі, що взаємодіють із ZK, можуть бути піддані фішингу або шахрайству. Важливо навчання і підвищення обізнаності.

Майбутнє ZKP у блокчейні

Zero knowledge proofs і ZK Rollups — фундамент майбутнього блокчейну. Вони забезпечують баланс між приватністю, безпекою та масштабованістю, прискорюючи широке впровадження.

ZKP зберігають анонімність транзакцій і захищають особисті дані. Вони дозволяють підтверджувати складні обчислення без розкриття деталей, переосмислюючи децентралізовані системи і створюючи квантово-стійкі блокчейни.

Звичайно, є виклики — обчислювальна складність, технологічна зрілість і розуміння громадськістю. Але з дослідженнями і розвитком ці перешкоди можна подолати.

Головне — ZKP не просто технологія, а інструмент, що дає користувачам контроль, розкриває потенціал блокчейну і будує цифрове майбутнє, де конфіденційність, безпека і масштабованість співіснують.