Докази нульової знання у блокчейні: нова ера конфіденційності та безпеки

Блокчейн та екосистема Web3, докази нульової достовірності (ZKP) з’являються як революційна технологія, що забезпечує баланс між приватністю та прозорістю. У цій статті ми дослідимо, що таке ZKP, як воно працює та чому воно стає настільки важливим у світі криптовалют.

Що таке ZKP? Просте визначення

Докази нульової достовірності — це криптографічні протоколи, які дозволяють довести певну інформацію, не розкриваючи всі її деталі. Наприклад, ви можете довести, що у вас є прихований сейф із певним предметом — не відкриваючи його. Або підтвердити, що ваш вік понад 18 років — не розкриваючи дату народження.

Практично, за допомогою математичних алгоритмів, сторона, що підтверджує, може переконати перевіряльника (без) розкриття інших деталей. У криптоплатежах, наприклад, можна підтвердити легітимність транзакції без розкриття суми або учасників.

Як працюють доказі нульової достовірності?

Основна ідея ZKP полягає в тому, що ви залишаєте цифрові сліди під час проходження лабіринту, і ці сліди підтверджують, що лабіринт пройдено успішно — але шлях залишається прихованим.

Це реалізується за допомогою складних криптографічних технік, таких як “свідок” і “challenge-response”. Існує два основних типи ZK:

• zk-SNARKs: відомі своєю ефективністю, швидким створенням доказів
• zk-STARKs: стійкі до квантових обчислень

Основні переваги ZKP

( Покращена приватність Оброблювані дані, такі як суми транзакцій, ідентифікатори відправника/одержувача та голоси DAO, залишаються конфіденційними. Ви можете довести, що маєте певну інформацію, не розкриваючи її.

) Підвищена безпека Перевірка складних обчислень відбувається без довіри до джерела. Зменшується потреба в посередниках, зменшуються вектори атак.

Покращена ефективність

У порівнянні з традиційними методами, складні обчислення швидше підтверджуються, що корисно для управління ланцюгами поставок і виявлення шахрайства.

ZK Rollups: рішення для масштабованості

ZK Rollups — революційний прорив у масштабованості блокчейну. Це поза ланцюгом обробки транзакцій центри, які об’єднують сотні або тисячі операцій у один “збір”.

Ключова особливість ZK Rollups полягає в тому, що вони не лише надсилають зведений підсумок, а й за допомогою доказів нульової достовірності підтверджують, що всі внутрішні транзакції є дійсними, не розкриваючи деталей. Це значно підвищує пропускну здатність Ethereum і зменшує навантаження на основний ланцюг.

В результаті мережа стає менш навантаженою, транзакції — ефективнішими, а Ethereum може обробляти мільйони операцій за секунду.

Практичні переваги ZK Rollups

• Миттєві транзакції: зменшуються комісії та час очікування, торгівля криптовалютами стає швидшою і дешевшою
• Покращена масштабованість: уявіть блокчейн, що обробляє мільйони транзакцій за секунду — це вже реальність
• Збільшена приватність: деталі транзакцій залишаються прихованими, зберігається анонімність користувачів
• Збереження децентралізації: на основний ланцюг надсилається лише доказ, забезпечуючи прозорість і довіру
• Низькі витрати: завдяки поза ланцюговій обробці витрати природно зменшуються

Широке застосування ZKP

У блокчейн-екосистемі

Мережі другого рівня: ZK-докази підвищують масштабованість і приватність, об’єднуючи транзакції.

Масштабовані блокчейни: ZK-Rollups вирішують обмеження рівня 1, пропонуючи швидкі та дешеві транзакції.

Перевірка цілісності даних: Доводити, що весь файл не змінений, без завантаження всього — економить ресурси. У онлайн-процесах підтверджуйте особисті дані ###водійські посвідчення, паспорти тощо### без розкриття.

Децентралізовані оракли: Перевірка даних без їх розкриття; підвищують приватність, безпеку та відповідність регуляторним вимогам.

Безпечні багатосторонні обчислення: Участь у обчисленнях без розкриття особистих даних, що відкриває можливості для приватних AI та машинного навчання.

Цифрове управління правами: Доступ до захищеного контенту без порушення авторських прав.

Безпечне обмін повідомленнями: Шифрування кінця в кінець для збереження цілісності повідомлень і конфіденційності.

Перевірка власності NFT: Докази володіння та автентичності NFT без розкриття особистості власника.

( Інші сфери застосування

• Фінансові операції: У прикладах на кшталт Zcash, підтвердження транзакцій без розкриття відправника, одержувача або суми, що дозволяє анонімні платежі
• Медичні записи: Пацієнти надають лише необхідну для діагностики інформацію; конфіденційні дані захищені, відповідність HIPAA
• Електронне голосування: Доказ чесності голосування, збереження таємниці виборців
• Перевірка ланцюгів поставок: Підтвердження автентичності товарів без розкриття комерційної таємниці
• Кредитне оцінювання: Доказ відповідності кредитним критеріям без розкриття всього фінансового стану
• Публічні записи: Без зайвого розкриття конфіденційної інформації, безпечний доступ
• Аутентифікація без пароля: Доказ знання пароля без його розкриття, зменшення ризиків зломів
• Хмарне зберігання: Безпосередній доступ без повного контролю
• Біометрична аутентифікація: Доказ особистості за допомогою відбитків або обличчя без збереження біометричних даних
• Оновлення програмного забезпечення: Перевірка легітимності оновлень без розкриття вихідного коду

Важливі криптопроекти, що використовують технології ZKP

Loopring: Використовує доказ нульової достовірності для об’єднання кількох транзакцій у один, зменшуючи комісії та підвищуючи пропускну здатність Ethereum. Швидка та недорога торгівля на децентралізованих біржах.

Zcash: Орієнтований на приватність криптовалюта. За допомогою zk-SNARKs приховує суми транзакцій і ідентифікатори учасників.

Filecoin: Децентралізована мережа зберігання, що використовує ZKP для підтвердження цілісності та збереження даних без їх розкриття.

StarkWare: Платформа для створення масштабованих приватних рішень із zk-STARKs, розширює екосистему Ethereum.

Immutable X: Орієнтований на NFT, забезпечує майже миттєві та газонезалежні транзакції.

Secret Network: Зберігає конфіденційність даних і обчислень у смарт-контрактах, важливий для приватних DeFi.

Mina Protocol: Зберігає дуже компактний розмір блокчейну за допомогою zk-SNARKs, дозволяє смартфонам повноцінно брати участь.

Aztec Protocol: Забезпечує приватні транзакції у DeFi, активує приховане позичання та позичання.

ZKsync: Швидкі та безпечні транзакції в Ethereum, використовує ZK Rollups, легко інтегрується з існуючою екосистемою.

Hermez Network: Застосовує ZK Rollups для підвищення швидкості та зниження вартості транзакцій, ідеально для високочастотних маловартісних операцій.

Виклики та ризики технології ZKP

1. Обчислювальна складність: Створення та перевірка доказів вимагає багато ресурсів, що обмежує використання на пристроях з низькою потужністю

2. Недосконалість технології: Інтеграція з блокчейнами ще викликає проблеми з сумісністю, продуктивністю та безпекою

3. Ризики початкової установки: zk-SNARKs базуються на одноразовій процедурі налаштування, вразливості якої можуть поставити під загрозу систему

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

5. Централізація: ZK Rollups можуть зосередити обчислювальну силу у руках кількох валідаторів

6. Зловживання: Приватність може використовуватися для відмивання грошей або ухилення від податків

7. Соціальна інженерія: Користувачі уразливі до шахрайств і фішингових атак, необхідна освіта

Майбутнє ZKP у блокчейні

Докази нульової достовірності та Rollups — це не просто криптографічні цікавинка, а основи майбутнього блокчейну. Вони пропонують унікальне поєднання приватності, безпеки та ефективності, розширюючи можливості технології.

Технологія ZK:

• Забезпечує приватність, приховуючи транзакції та особисті дані
• Підтверджує складні обчислення без розкриття деталей
• Може переосмислити децентралізовані ідентичності та створити квантово-стійкий блокчейн

Хоча технологія ще розвивається, дослідження і вдосконалення призведуть до революційних змін у галузях конфіденційності, безпеки та ефективності даних. Це не лише технічний прогрес, а й шлях до цифрового майбутнього, де користувачі знову отримають контроль, а приватність і безпека стануть невід’ємною частиною нашого життя.