Zero Knowledge Proof – Технологія криптографії, що змінює гру у web3

У сучасному світі блокчейн і Web3 існує криптографічна технологія, яка поступово змінює наші уявлення про захист даних – це саме Zero Knowledge Proof (ZKP). Якщо ви коли-небудь задавалися питанням, як можна довести, що ви щось знаєте, не розкриваючи жодних деталей, то ZKP саме для вас. Це не звичайний метод безпеки, а прорив у балансі між прозорістю та приватністю – двома факторами, які часто суперечать один одному у технології блокчейн.

Уявіть простий сценарій: ви хочете увійти до клубу і лише показати посвідчення особи, не розкриваючи свою адресу проживання. Zero Knowledge Proof працює саме так у цифровому світі. Ця технологія дозволяє підтвердити автентичність інформації (наприклад, пароль), не розкриваючи жодних деталей про цю інформацію. З розвитком криптографічних технологій ZKP став основою для передових блокчейн-рішень.

Визначення та механізм роботи Zero Knowledge Proof

Що таке ZKP?

За своєю суттю, Zero Knowledge Proof — це криптографічний протокол, який дозволяє одній стороні (довіряючій стороні) переконати іншу (перевіряючу сторону), що певне твердження є правильним, не розкриваючи додаткову інформацію. Практичний приклад: довести, що ви маєте законний вік для входу до бару, не розкриваючи точну дату народження.

Принцип роботи

Унікальність ZKP полягає в тому, що він відокремлює дані від процесу їх перевірки. Замість обміну сирими даними, ZKP використовує математичні алгоритми для створення криптографічних доказів. У криптовалютних транзакціях ZKP може підтвердити валідність транзакції, не розкриваючи суму або учасників. Це досягається за допомогою складних технік, таких як witness (приховане свідчення) та challenge-response (виклик-відповідь).

Щоб краще зрозуміти, уявіть, що ви проходите через складний лабіринт. Ви залишаєте цифровий слід, що доводить, що знайшли вихід, але шлях залишається прихованим. Перевіряючий аналізує цей слід і вірить, що ви виконали завдання, але ніколи не дізнається, яким шляхом ви йшли. Саме так працює ZKP.

Основні переваги технології Zero Knowledge Proof

ZKP приносить три ключові переваги, що формують новий контекст для блокчейн-технологій:

Покращена приватність

ZKP дозволяє користувачам доводити володіння даними або виконання дій без розкриття їхньої суті. Це захищає конфіденційну інформацію, таку як кількість токенів у гаманці, особисті дані відправників/отримувачів у транзакціях та голоси у DAO. Це кардинально змінює традиційну архітектуру блокчейну, де все є публічним.

Підвищена безпека

Завдяки підтвердженню валідності складних обчислень без довіри до центрального джерела, ZKP усуває потенційні вразливості системи. Це зменшує залежність від посередників і усуває багато векторів атак (attack vectors), які зловмисники можуть використовувати.

Покращена ефективність

ZKP може оптимізувати складні процеси, підтверджуючи обчислення ефективніше за традиційні методи. Це має прямий позитивний вплив на сфери, такі як управління ланцюгами поставок і виявлення шахрайства, де швидкість і точність мають важливе значення.

ZK Rollups – революція у масштабованості блокчейну

Основна ідея

ZK Rollups — це проривне рішення, яке поєднує силу Zero Knowledge Proof із потребою збільшення пропускної здатності транзакцій. Замість обробки кожної транзакції на основному блокчейні, ZK Rollups агрегують сотні або тисячі транзакцій у один «зведений» запис. Важливо: ZK Rollups не лише надсилають цей зведений запис, а й доводять, що всі внутрішні транзакції є валідними за допомогою ZKP, не розкриваючи їх деталей.

Наприклад, на Ethereum ZK Rollups можуть об’єднати багато транзакцій у один пакет, оброблений поза мережею. Потім до основного Ethereum надсилається доказ Zero Knowledge, який підтверджує валідність усіх транзакцій без розкриття деталей. Це допомагає зменшити навантаження мережі, збільшити пропускну здатність і теоретично дозволяє Ethereum обробляти мільйони транзакцій на секунду.

Практичні переваги ZK Rollups

• Значне збільшення швидкості транзакцій: обробка поза мережею зменшує комісії gas і час очікування, роблячи криптовалютні транзакції швидшими і дешевшими.

• Масштабованість без обмежень: здатність обробляти мільйони транзакцій на секунду відкриває шлях до широкого застосування блокчейну.

• Зміцнення приватності: деталі транзакцій залишаються прихованими, що захищає приватність користувачів і підвищує довіру до системи.

• Децентралізація: ZK Rollups зберігає децентралізований характер, надсилаючи лише доказ до основного ланцюга, забезпечуючи прозорість і надійність, одночасно підвищуючи ефективність.

• Зниження витрат: обробка поза мережею зменшує транзакційні витрати, що полегшує користувачам виконувати операції та інші дії у блокчейні.

Практичні застосування Zero Knowledge Proof

ZKP не обмежується лише блокчейном. Ця технологія має потенціал покращити приватність і безпеку у багатьох галузях:

У застосунках у блокчейні та Web3

• Масштабування Layer 2: ZK proofs дозволяють рішенням Layer 2 агрегувати транзакції у один доказ, підвищуючи масштабованість і приватність, підтверджуючи транзакції без розкриття деталей.

• Перевірка цілісності даних: ZKP підтверджує, що дані не підроблені, не завантажуючи весь файл. Наприклад, підтвердити, що користувач має дійсний документ, не розкриваючи сам документ, що підвищує приватність при онлайн-перевірках.

• Децентралізовані оракули: ZKP підсилює оракули, такі як Chainlink, покращуючи приватність, безпеку, надійність і масштабованість. ZKP дозволяє оракулам точно підтверджувати дані без розкриття додаткової інформації.

• Мультисторонні безпечні обчислення (MPC): Дозволяє співпрацю у складних обчисленнях без розкриття приватних вхідних даних, що корисно для машинного навчання і AI, захищаючи приватність.

• Перевірка NFT: ZKP підтверджує право власності та автентичність NFT без розкриття особистих даних власника.

У інших сферах

• Фінансові транзакції: Уявіть покупку без розкриття балансу банківського рахунку. ZKP дозволяє анонімні платежі, захищаючи деталі транзакцій і водночас дотримуючись законодавства. Zcash — приклад, що підтверджує транзакції без розкриття відправника, отримувача або суми.

• Медичні записи: Обмін необхідною медичною інформацією для діагностики без ризику витоку. ZKP дозволяє пацієнтам контролювати приватні дані і дотримуватися правил, таких як HIPAA.

• Голосування: Перевірка правильності голосування без розкриття вибору виборця, що забезпечує приватність і цілісність.

• Управління ланцюгами поставок: Компанії підтверджують автентичність і походження товарів без розкриття комерційної таємниці.

• Кредитний рейтинг: Люди доводять відповідність кредитним критеріям без розкриття фінансового стану.

• Біометрична аутентифікація: Довести особистість за допомогою відбитків або обличчя без збереження сирих біометричних даних.

• Хмарне зберігання: Захист даних у хмарі, де провайдер не має повного доступу до сирих даних.

Проєкти у криптовалютній екосистемі, що застосовують Zero Knowledge Proof

Екосистема Ethereum і загалом блокчейн зазнає буму проєктів із застосуванням ZKP:

Loopring — лідер у ZK Rollups, агрегує багато транзакцій у один, значно знижуючи комісії gas і підвищуючи пропускну здатність. Орієнтований на децентралізовані біржі (DEX), Loopring забезпечує швидкі та економічні транзакції на Ethereum.

Zcash — піонер у приватності, використовує zk-SNARK для повної безпеки транзакцій і особистих даних, забезпечуючи високий рівень приватності для користувачів, що цінують безпеку.

Filecoin — децентралізована мережа зберігання, використовує ZKP для підтвердження збереження і цілісності даних без розкриття їхнього змісту, забезпечуючи приватність у системі зберігання.

StarkWare — пропонує платформу для розробників для створення кастомних рішень масштабування з ZK-STARK, що дозволяє швидше і дешевше обробляти транзакції на Ethereum.

Immutable X — орієнтований на NFT, використовує ZK proofs для майже миттєвих транзакцій NFT без gas, що приваблює розробників і геймерів.

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

Mina Protocol (раніше Coda) — зберігає розмір блокчейну дуже малим за допомогою zk-SNARK, дозволяючи навіть смартфонам повноцінно брати участь у мережі, сприяючи широкому застосуванню.

Aztec Protocol — забезпечує приватні транзакції у DeFi, включаючи конфіденційне кредитування і позики, відкриваючи шлях до безпечних і приватних фінансових операцій.

ZkSync — забезпечує дуже швидкі і безпечні транзакції на Ethereum завдяки ZK Rollups. Сумісність із екосистемою Ethereum полегшує впровадження для розробників і користувачів.

Hermez Network — використовує ZK Rollups для прискорення транзакцій і зниження витрат на Ethereum, особливо корисно для великих обсягів транзакцій із низькою вартістю.

Tornado Cash — застосовує zk-SNARK для анонімізації Ethereum-транзакцій, розриваючи зв’язки між адресами, що важливо для користувачів, які цінують приватність.

Виклики та ризики Zero Knowledge Proof

Незважаючи на багатообіцяючі перспективи, ZKP має і ризики:

Обчислювальна складність

Створення і підтвердження доказів ZK вимагає значних обчислювальних ресурсів, що може обмежити широке застосування, особливо на пристроях із обмеженими можливостями.

Недосконалість технології

ZKP ще розвивається і інтеграція з існуючими блокчейнами викликає труднощі щодо сумісності, ефективності та безпеки.

Ризики від надійної установки

ZK-SNARK базується на процесі «надійної ініціалізації», яка має бути безпомилковою. Уразливості на цьому етапі можуть поставити під загрозу всю систему.

Загроза квантових обчислень

Розвиток квантових обчислень може зламати сучасні схеми ZK-SNARK. Дослідження квантостійкої криптографії тривають, але це довгострокова проблема.

Можливе централізоване управління

Хоча ZK Rollups покращують масштабованість, вони зосереджують верифікацію у руках секвенсерів, що викликає побоювання щодо централізації.

Зловживання приватністю

Можливе використання ZKP для нелегальних цілей, таких як відмивання грошей або ухилення від податків. Потрібне регулювання і етичні норми.

Фішинг і шахрайство

Користувачі, що взаємодіють із застосунками на базі ZK, можуть стати жертвами кіберзлочинців. Важливо підвищувати обізнаність і навчати безпеки.

Майбутнє Zero Knowledge Proof – формування технології блокчейн

Zero Knowledge Proofs — це не лише криптографічна дивина, а й необхідність для наступної етапу розвитку блокчейну. Вони поєднують приватність, безпеку і ефективність — три ключові фактори для широкого застосування блокчейну.

ZKP обіцяє майбутнє, де приватність захищена через анонімність транзакцій і захист даних. Безпека підвищується за рахунок підтвердження складних обчислень без розкриття деталей. Крім того, ZK має потенціал революціонізувати децентралізовану ідентичність, безпечні багатосторонні обчислення і навіть створити блокчейни, стійкі до квантових атак.

Однак виклики, такі як обчислювальна складність, недосконалість технології і обізнаність користувачів, мають бути подолані для широкого впровадження. Попри ці перешкоди, майбутнє Zero Knowledge Proof залишається багатообіцяючим із постійним розвитком і впровадженням.

ZKP — це не лише технологічний прорив, а й засіб повернути контроль, розкрити потенціал і сформувати цифрове майбутнє, де приватність, безпека і масштабованість співіснують.