Що таке ZK? Детально про технологію доказу з нульовою довірою у блокчейні

Визначення та основні поняття Zero Knowledge Proof

Що означає ZK? Це питання, яке часто ставлять багато учасників у світі Web3. Zero Knowledge Proof (ZKP), або скорочено ZK, — це особливий криптографічний протокол, який дозволяє вам довести, що ви знаєте або володієте певною інформацією, не розкриваючи конкретних деталей цієї інформації.

Уявіть просту ситуацію: ви хочете довести свій вік, щоб зайти до бару, не розкриваючи номер телефону, адресу або будь-яку іншу особисту інформацію з документів. Це і є суть ZKP. Він створює ідеальний баланс між приватністю особистих даних і прозорістю транзакцій.

Технологія Zero Knowledge Proof виникла у галузі криптографії і стала одним із найважливіших інструментів у екосистемі блокчейн. Замість обміну вихідними даними, ZKP дозволяє сторонам підтверджувати дійсність інформації без безпосереднього контакту з нею.

Механізм роботи Zero Knowledge Proof

Суть ZKP полягає у здатності підтверджувати без розкриття. Замість надсилання всієї інформації з точки А до точки Б, ZKP використовує складні математичні алгоритми для створення “доказу”, який може бути перевірений.

Цей процес базується на двох основних ролях: довіряючий (prover) та перевіряючий (verifier). Довіряючий використовує ряд математичних обчислень для створення доказу. Перевіряючий потім перевіряє цей доказ, не знаючи приватних даних.

Наприклад, у сфері криптовалют: коли ви виконуєте транзакцію у блокчейні, ZKP може підтвердити її дійсність без розкриття кількості коштів, особистих даних відправника або отримувача. Цей механізм базується на передових техніках, таких як “свідок” і “протокол виклику-відповіді”.

Щоб краще зрозуміти, уявіть складний лабіринт. Ви знайшли вихід і хочете довести це комусь, не розкриваючи точний шлях, яким пройшли. Ви можете залишити цифровий відбиток на виході — цей слід доводить, що ви дійшли туди, не розкриваючи деталей маршруту.

Основні переваги технології ZKP

Захист особистих даних і підвищена приватність

ZKP створює міцний захист для чутливих даних. Ви можете довести, що володієте активом або виконали дію, не розкриваючи деталей. Це особливо важливо для історії транзакцій, особистості учасників або голосувань у DAO.

Посилення безпеки системи

Оскільки ZKP дозволяє підтверджувати без довіри до третіх сторін, він значно знижує слабкі місця безпеки. Блокчейн більше не залежить від посередників, що усуває один із найпоширеніших ризиків атак у традиційних фінансових системах.

Покращення ефективності та швидкості

ZKP допомагає оптимізувати процеси перевірки складних даних. У порівнянні з традиційними методами, ця технологія дозволяє швидше підтверджувати, її можна застосовувати для управління ланцюгами постачання, виявлення шахрайства та інших сфер.

ZK Rollups: рішення для масштабування наступного рівня

Що таке ZK Rollups і чому це важливо

ZK Rollups — це значний прорив у масштабуванні Layer-2 для блокчейну. Замість обробки кожної транзакції окремо у основній мережі, ZK Rollups об’єднують сотні або навіть тисячі транзакцій у один “зведений” запис.

Особливість ZK Rollups у тому, що вони не лише надсилають цей зведений запис, а й супроводжують його доказом ZKP, що всі транзакції в ньому є дійсними — і все це без розкриття деталей транзакцій. Це схоже на те, що ви входите до клубу, маючи лише посвідчення, без необхідності показувати всю інформацію з документів.

Вплив на Ethereum та інші блокчейни

Наприклад, для Ethereum: ZK Rollups здатні підвищити пропускну здатність до мільйонів транзакцій на секунду, обробляючи транзакції поза мережею і надсилаючи один доказ у головну мережу. Це не лише зменшує затримки, а й значно знижує комісії gas.

Практичні переваги ZK Rollups

Оптимальна швидкість транзакцій: Перенесення обробки поза основною мережею значно зменшує час очікування і комісії. Транзакції у криптовалюті стають швидшими і доступнішими за ціною.

Міцне масштабування: Можливість обробляти мільйони транзакцій на секунду вже не мрія, а реальність. ZK Rollups відкривають широкі можливості для масового застосування технологій блокчейн.

Захищена приватність: ZKP приховує деталі транзакцій, захищаючи приватність користувачів і підвищуючи довіру до системи.

Децентралізація: На відміну від інших рішень, ZK Rollups все ще надсилають докази у головну мережу, забезпечуючи прозорість і децентралізацію.

Зниження витрат: Обробка поза мережею автоматично знижує транзакційні витрати, роблячи роботу з блокчейном дешевшою.

Реальні застосування Zero Knowledge Proof

ZKP у управлінні особистими фінансами

Уявіть, що ви можете взяти кредит у DeFi, не розкриваючи всю історію фінансів, або голосувати у DAO, зберігаючи таємницю свого вибору. Технологія Zero Knowledge Proof відкриває такі можливості.

У фінансових транзакціях ZKP дозволяє анонімні платежі з високим рівнем безпеки. Наприклад, криптовалюта Zcash використовує zk-SNARK для підтвердження транзакцій без розкриття відправника, отримувача або суми, підвищуючи приватність.

Безцентралізоване зберігання даних

Filecoin, децентралізована мережа зберігання, використовує ZKP для підтвердження збереження і цілісності даних без розкриття їх змісту. Це важливо для захисту приватності у системі зберігання даних.

Перевірка медичних записів і чутливих даних

У сфері охорони здоров’я ZKP дозволяє пацієнтам ділитися медичними даними для досліджень або лікування, зберігаючи приватність і дотримуючись нормативів, таких як HIPAA.

Системи електронного голосування

ZKP застосовуються у системах електронного голосування для підтвердження правильності голосування без розкриття конкретних виборів кожного виборця, забезпечуючи приватність і цілісність.

Верифікація цифрової ідентифікації

Організації можуть підтвердити, що ви володієте дійсними документами (водійське посвідчення, паспорт), без збереження оригіналів, зменшуючи ризик витоку особистих даних.

Управління правами власності та верифікація NFT

ZKP може підтвердити право власності і автентичність NFT без розкриття особистих даних власника, захищаючи приватність колекціонерів.

Провідні проєкти, що використовують технологію ZK

Рішення Layer-2 і DEX

Loopring — провідний у застосуванні ZK Rollups, що дозволяє швидкі і дешеві транзакції у Ethereum. ZkSync забезпечує швидкі і безпечні транзакції за допомогою ZK Rollups. Hermez Network прискорює транзакції і знижує витрати у мережі Ethereum.

Платформи для розробників

StarkWare пропонує платформу для розробників для створення масштабованих рішень за допомогою zk-STARK, а Mina Protocol (колишній Coda) підтримує дуже малий розмір блокчейну за допомогою zk-SNARK, що дозволяє навіть мобільним пристроям повноцінно брати участь у мережі.

DeFi і NFT

Aztec Protocol зосереджений на приватних транзакціях у DeFi, включаючи таємне кредитування і позики. Immutable X спеціалізується на NFT, дозволяючи майже миттєві транзакції без gas-фі у Ethereum.

Смарт-контракти з приватністю

Secret Network активує приватність для смарт-контрактів, забезпечуючи збереження даних і обчислень у таємниці, особливо корисно для приватних DeFi-додатків.

Анонімні застосунки

Tornado Cash використовує zk-SNARK для анонімності транзакцій Ethereum, розриваючи ланцюгові зв’язки між адресами відправника і отримувача, забезпечуючи приватність у транзакціях.

Виклики, що залишилися

Висока обчислювальна складність

Створення і перевірка доказів ZK вимагає значних обчислювальних ресурсів, що може обмежувати широке застосування, особливо на пристроях із обмеженими ресурсами.

Недосконалість технології

ZKP ще перебуває у стадії розвитку. Інтеграція з існуючими блокчейн-платформами стикається з викликами сумісності, ефективності та безпеки.

Надійність процесу налаштування

zk-SNARK вимагає “надійного” процесу налаштування один раз. Вразливості у цьому етапі можуть вплинути на всю систему.

Загроза з боку квантових комп’ютерів

Розвиток квантових обчислень може зламати сучасні схеми zk-SNARK. Ведуться дослідження у галузі криптографії, стійкої до квантів.

Ризики централізації

Хоча ZK Rollups покращують масштабованість, контроль за підтвердженням транзакцій зосереджений у руках секвенсера, що може викликати побоювання щодо централізації.

Можливість зловживань

Приватність ZKP може бути використана для відмивання грошей або ухилення від податків. Необхідні правові рамки і етичні міркування.

Кіберзагрози

Користувачі, що взаємодіють із застосунками ZKP, можуть бути вразливими до фальшивих атак або шахрайства. Освіта з безпеки є дуже важливою.

Майбутні перспективи Zero Knowledge Proof

Zero Knowledge Proof — це не лише цікава криптографічна концепція, а й ключ до наступної етапу розвитку технологій блокчейн. Вони пропонують унікальне поєднання приватності, безпеки та ефективності — необхідних для глобального масштабування застосувань блокчейн.

Майбутнє ZK обіцяє підвищення приватності, безпеки та масштабованості. Ця технологія може революціонізувати децентралізовану ідентифікацію, забезпечити безпечне обчислення для багатьох сторін і навіть створити блокчейни, стійкі до квантових комп’ютерів.

Однак виклики, такі як обчислювальна складність, недосконалість технології і низька обізнаність користувачів, мають бути вирішені. Незважаючи на труднощі, майбутнє ZKP залишається багатообіцяючим із постійним розвитком і впровадженням.

Це не лише технологічний прорив, а й засіб повернути контроль над особистими даними. ZKP допомагає людству повністю реалізувати потенціал технологій блокчейн і формує цифрове майбутнє, де приватність, безпека і масштабованість існують у гармонійному балансі.