Chứng minh không kiến thức: Công nghệ then chốt của cuộc cách mạng Web3 và ứng dụng thực tế

Một trong những phát triển thú vị nhất trong hệ sinh thái blockchain nằm ở việc đạt được sự cân bằng giữa quyền riêng tư và xác minh. Bằng chứng không kiến thức (ZKP) Phương pháp mật mã này, được gọi là Internet, sẵn sàng giải quyết một trong những vấn đề lớn nhất của internet: chứng minh rằng bạn sở hữu dữ liệu của mình mà không tiết lộ hoàn toàn.

Hãy nghĩ theo cách này: Bạn có thể chứng minh rằng bạn có đủ tiền cho một khoản vay mà không bao giờ hiển thị số dư tài khoản ngân hàng của mình không? Hoặc bạn có thể xác minh rằng bạn phù hợp với lứa tuổi mà không tiết lộ danh tính của mình? Đó chính xác là những gì công nghệ ZK đạt được.

Zero-Knowledge Proof hoạt động như thế nào trong thực tế?

Hãy tránh xa thuật ngữ kỹ thuật: ZKP là một (Cung cấp bằng chứng) sang một bên khác (Xác minh bởi)có nghĩa là thuyết phục rằng tuyên bố là đúng mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nhạy cảm nào.

Cơ sở toán học của nó dựa trên “giao thức tương tác” và “hàm băm mật mã”. Trên thực tế, tính hợp lệ của giao dịch được kiểm tra thông qua các thuật toán phức tạp, nhưng nội dung của giao dịch vẫn được bảo mật.

Hãy lấy một ví dụ: Hãy tưởng tượng rằng bạn bị lạc trong một mê cung. Sau khi đi theo mê cung đến lối ra, bạn muốn chứng minh điều đó với ai đó ở điểm thoát. ZKP là một cách để thể hiện rằng bạn đã thực sự ra khỏi mê cung mà không cần giải thích toàn bộ cấu trúc hoặc tuyến đường của mê cung.

Trong blockchain, cơ chế này được sử dụng để xác minh tính hợp lệ của các giao dịch, số tiền giao dịch, danh tính của người tham gia hoặc các chi tiết quan trọng khác mà không tiết lộ chúng.

Nó được sử dụng trong những lĩnh vực nào? Ứng dụng thực tế

Quyền riêng tư trong ngành tài chính

Hãy tưởng tượng tình huống bạn muốn vay trên nền tảng DeFi. Hiện tại, toàn bộ lịch sử tài chính của bạn đang được xem xét. Với ZKP, chỉ có thể chứng minh “bạn đáp ứng một tiêu chí nhất định”, trong khi các chi tiết vẫn được bảo mật.

Ví dụ về Zcash rất quan trọng ở đây: nó sử dụng công nghệ zk-SNARK để cung cấp các giao dịch hoàn toàn che khuất người gửi, người nhận và số tiền. Mặc dù người dùng có quyền riêng tư tài chính, nhưng mạng vẫn có thể xác minh rằng các giao dịch là hợp pháp.

Bảo vệ dữ liệu trong hệ thống chăm sóc sức khỏe

Bệnh viện muốn chia sẻ dữ liệu y tế của bệnh nhân cho mục đích nghiên cứu. Tuy nhiên, các quy định như HIPAA yêu cầu bảo vệ thông tin cá nhân.

Với ZKP, các nhà nghiên cứu có thể xác minh sự tồn tại của loại dữ liệu họ cần trong khi vẫn đảm bảo rằng thông tin bệnh nhân vẫn được bảo mật. Tiền sử bệnh và chi tiết điều trị của bệnh nhân không bao giờ được tiết lộ.

Hệ thống bỏ phiếu

Người ta đang tranh luận liệu hệ thống bỏ phiếu điện tử có lợi hay không. Có những lo ngại về thao túng và quyền riêng tư.

Đây là nơi ZKP xuất hiện: mọi phiếu bầu đều có thể được chứng minh là hợp lệ, nhưng bạn không bao giờ biết ai đã bỏ phiếu cho ai. Quyền riêng tư của cử tri và tính toàn vẹn của hệ thống được đảm bảo cùng một lúc.

Xác minh chuỗi cung ứng

Một thương hiệu muốn chứng minh rằng sản phẩm là chính hãng, nhưng bí quyết sản xuất (Công thức, nhà sản xuất, chi phí) Anh ấy không muốn tiết lộ nó.

Với ZKP, các công ty có thể chứng minh rằng sản phẩm đến từ nguồn thật, rằng nó đã đi qua tất cả các trạm kiểm soát, đồng thời bảo vệ bí mật thương mại.

NFT và quyền sở hữu kỹ thuật số

Bạn muốn chứng minh rằng bạn sở hữu NFT, nhưng bạn không muốn tiết lộ địa chỉ ví của mình. ZKP giải quyết vấn đề này.

Thách thức lớn nhất của Blockchain: Khả năng mở rộng

Ethereum hiện xử lý khoảng 15 giao dịch mỗi giây. Visa xử lý 24.000 giao dịch mỗi giây. Đây là một trong những trở ngại lớn nhất đối với việc áp dụng hàng loạt blockchain.

Nhập: ZK Rollups.

ZK Rollup là gì?

ZK Rollups gói hàng nghìn giao dịch “ngoài chuỗi”, sau đó gửi chúng lên mạng chính Ethereum dưới dạng một bằng chứng tiền điện tử duy nhất.

Trong thực tế, nó hoạt động như thế này:

1. Các giao dịch được gộp ngoài chuỗi (Được quản lý bởi toán tử tổng số)
2. Các giao dịch này được kiểm tra tính hợp lệ
3. Một bằng chứng không kiến thức được tạo ra, chứng minh rằng bản tóm tắt tổng hợp của tất cả các giao dịch là hợp lệ
4. Chỉ bằng chứng này được gửi đến Ethereum
5. Mạng kiểm tra và xác thực bằng chứng mà không cần xem tất cả các chi tiết

Kết quả: Khả năng giao dịch của Ethereum về mặt lý thuyết có thể tăng lên hàng triệu mỗi giây.

Chi phí giao dịch gần như bằng không. Tốc độ gần như ngay lập tức.

ZK Rollups so với Optimistic Rollups

Tổng hợp lạc quan (Lạc quan, Trọng tài) Nó giả định rằng các giao dịch là hợp lệ và nếu tìm thấy vấn đề, nó có thể bị khiếu nại.

Mặt khác, ZK Rollups chứng minh tính hợp lệ của mỗi giao dịch về mặt toán học, không nghi ngờ gì nữa.

Ưu điểm của ZK Rollups:

• Đảm bảo an ninh tuyệt đối
• Độ chính xác đã được chứng minh
• Không còn thời gian cuối cùng
• Quyền riêng tư hoàn toàn ngoài chuỗi

Nhược điểm:

• Tính toán tạo bằng chứng chuyên sâu hơn
• Công nghệ chưa tối ưu
• Hệ sinh thái vẫn đang trong giai đoạn phát triển

Ứng dụng của Zero Knowledge Proof trong các dự án tiền điện tử

Loopring: Cách mạng hóa giao dịch DEX

Loopring là giải pháp layer-2 cho các sàn giao dịch phi tập trung. Sử dụng ZKP, nó tổng hợp và xử lý nhiều giao dịch trong một giao dịch.

Những gì anh ấy làm: Nếu hàng triệu người hoán đổi token, Loopring sẽ xử lý chúng ngoài chuỗi chỉ trong vài giây, sau đó gửi một bằng chứng duy nhất.

Kết luận: Phí giao dịch trên Ethereum DEX giảm 90%, tốc độ tăng đáng kể.

Zcash: Tiền điện tử được thiết kế để bảo mật

Zcash là một trong những ví dụ thành công đầu tiên về công nghệ ZK được áp dụng vào blockchain.

Sử dụng zk-SNARK, nó mã hóa hoàn toàn thông tin giao dịch. Không có người nhận, người gửi, số tiền nào xuất hiện trong hồ sơ công khai, nhưng giao dịch vẫn được xác thực.

Quyền riêng tư là tối đa, nhưng tính minh bạch của blockchain được duy trì.

Filecoin: Bằng chứng trong lưu trữ phi tập trung

Filecoin là một giao thức lưu trữ các tệp trên một mạng phi tập trung.

Vấn đề: Nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ có thực sự lưu trữ các tệp không? Làm thế nào để kiểm tra xem nó có gian lận hay không?

Kết luận: Với ZKP, có thể chứng minh rằng tệp đã thực sự được lưu trữ mà không tiết lộ tệp.

StarkWare: Khả năng mở rộng doanh nghiệp

StarkWare cho phép các nhà phát triển xây dựng các giải pháp mở rộng quy mô tùy chỉnh bằng công nghệ ZK.

Tính năng đặc biệt: zk-STARK có khả năng chống lại các mối đe dọa máy tính lượng tử.

Mạng bí mật: Hợp đồng thông minh Gizli

Secret Network bảo vệ các tính toán và dữ liệu trong các hợp đồng thông minh.

Ví dụ: Một giao thức DeFi bí mật có dữ liệu cho vay, lãi suất hoặc vị thế được vận hành theo cách mà không ai khác nhìn thấy.

Giao thức Mina: Blockchain nhỏ

Bằng cách sử dụng zk-SNARK, Mina có thể giữ kích thước blockchain của mình cực kỳ nhỏ.

Kết luận: Ngay cả một chiếc điện thoại thông minh cũng có thể là một nút hoàn chỉnh. Rào cản tham gia vào blockchain được loại bỏ.

Giao thức Aztec: DeFi độc quyền

Vì các giao dịch DeFi được mở, mọi người đều có thể thấy chuyển động tài sản, vị thế, chiến lược.

Với Aztec Protocol, các giao dịch hoàn toàn riêng tư. Chỉ có mạng mới chứng minh tính hợp lệ của nó.

ZKsync: Khả năng tương thích với Ethereum

ZKsync là một giải pháp ZK Rollup cung cấp khả năng tương thích tuyệt vời với Ethereum.

Các nhà phát triển có thể chuyển sang Layer-2 mà không cần thực hiện quá nhiều thay đổi đối với mã hiện có.

Hermez Network: Giao dịch khối lượng lớn

Hermez là ZK Rollup được tối ưu hóa cho các giao dịch khối lượng lớn, giá trị thấp.

Ví dụ: Nếu hàng triệu khoản thanh toán vi mô được thực hiện, Hermez sẽ xử lý trong vài giây, phí gần như bằng không.

Immutable X: Tốc độ cho NFT

Giao dịch NFT rất chậm và tốn kém trên Ethereum.

Immutable X xử lý các giao dịch NFT gần như ngay lập tức bằng ZKP, không mất phí gas.

Lý tưởng cho các nhà phát triển trò chơi và đồ sưu tầm.

Off the Blockchain: Ứng dụng trong thế giới thực

Cuộc cách mạng xác thực

Mật khẩu có thể bị tấn công. Với ZKP, nó cung cấp bằng chứng về những gì bạn biết mà không cần tiết lộ mật khẩu.

Phần mềm độc hại không thể nắm bắt mật khẩu. Mật khẩu không được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu không thể bị tấn công.

Quyền riêng tư về điểm tín dụng

Ngân hàng đặt câu hỏi “Điểm tín dụng của bạn có từ 750 trở lên không?”

Trả lời bằng ZKP: Bạn có thể chứng minh “có”, nhưng không cần mở toàn bộ ghi chú của mình.

Quyền riêng tư trong Cloud Storage

Bạn muốn lưu trữ dữ liệu của mình trên đám mây, nhưng bạn không muốn dữ liệu đó ở chế độ công khai.

Với ZKP, nhà cung cấp đám mây có thể chứng minh rằng dữ liệu ở đó, nhưng nội dung của nó không bị lộ.

Xác minh sinh trắc học

Dữ liệu vân tay hoặc nhận dạng khuôn mặt của bạn là thông tin nhạy cảm.

Mặc dù ZKP bảo vệ dữ liệu này, nhưng nó có thể trả lời câu hỏi “Dấu vân tay này có phải là của bạn không?” một cách chính xác.

zk-SNARK vs. zk-STARK: Sự khác biệt là gì?

zk-SNARK:

• “Ngắn gọn” (Ngắn) Bằng chứng
• Nhanh hơn và hiệu quả hơn
• Yêu cầu “Thiết lập đáng tin cậy” (Cài đặt đáng tin cậy một lần)
• Nếu có lỗ hổng bảo mật, toàn bộ hệ thống sẽ gặp rủi ro

zk-STARK:

• “Minh bạch” (Minh bạch) Lắp ráp
• Điện trở máy tính lượng tử
• Bằng chứng lớn hơn một chút
• Lựa chọn an toàn hơn cho tương lai

Rủi ro của công nghệ Zero Knowledge Proof

1. Tải tính toán

Tạo bằng chứng là một quá trình đa tính toán. Các thiết bị công suất thấp có thể gặp sự cố.

2. Mối đe dọa lượng tử

Máy tính lượng tử có thể phá vỡ các kế hoạch tiền điện tử hiện có. ZK-SNARK dễ bị tổn thương trước mối đe dọa này.

Các nhà nghiên cứu đang phát triển các giao thức ZK kháng lượng tử, nhưng chúng vẫn chưa đạt đến mức sản xuất.

3. An toàn lắp đặt

Nếu có sai sót trong buổi lễ “thiết lập đáng tin cậy” cho ZK-SNARK, toàn bộ hệ thống có thể bị xâm phạm.

Cho đến nay không có nhiều gian lận, nhưng có rủi ro về mặt lý thuyết.

4. Rủi ro tập trung

Các toán tử ZK Rollup cho phép giao dịch. Các mạng phi tập trung vẫn chưa hoàn toàn phi tập trung.

5. Khả năng lạm dụng

Tính năng bảo mật có thể được sử dụng để rửa tiền hoặc trốn thuế.

Các khung pháp lý vẫn chưa được phát triển đầy đủ.

6. Sự trưởng thành của công nghệ

Công nghệ ZK vẫn đang trong giai đoạn đầu. Lỗi và lỗ hổng có thể được tìm thấy.

Chương trình tiền thưởng lỗi trị giá 100.000 đô la của Mina Protocol minh họa rủi ro này.

Tương lai của Zero Knowledge Proof

Tương lai của blockchain phải giải quyết xung đột về quyền riêng tư và khả năng mở rộng.

ZKP dường như là công nghệ duy nhất giải quyết vấn đề này bằng toán học.

Diễn biến dự kiến:

• Danh tính phi tập trung ẩn: DID có thể hoàn toàn ẩn danh nhờ ZKP.
• Hệ thống điện trở lượng tử: zk-STARK sẽ trở nên phổ biến.
• Tích hợp đa chuỗi: Các giao dịch bí mật giữa các blockchain khác nhau.
• Tích hợp AI: Máy học và điện toán bí mật.
• Lồng ghép: Nền tảng của quá trình chuyển đổi từ Web2 sang Web3.

Tổng kết

Zero-Knowledge Proof không chỉ là một sự đổi mới kỹ thuật. Đó là một sự thay đổi mô hình cơ bản cho quyền riêng tư, bảo mật và trao quyền trong thế giới kỹ thuật số.

Từ các giao dịch tài chính và dữ liệu sức khỏe đến xác minh danh tính và quản trị công, ZKP có thể được áp dụng trên diện rộng.

Nếu tiếng nói bất đồng của việc áp dụng hàng loạt blockchain là vấn đề về khả năng mở rộng và quyền riêng tư, thì câu trả lời của ZKP là sức mạnh của mật mã và toán học.

Tương lai ẩn giấu và nhanh chóng. Zero Knowledge Proof, tạo ra tương lai đó.