Bách khoa toàn thư vàng | Bằng chứng không có kiến ​​thức là gì

Nguồn: Chainalysis; Biên soạn bởi: Five Baht, Golden Finance

Năm 1985, khái niệm ban đầu về bằng chứng không có kiến ​​thức (ZKP) xuất hiện trong một bài báo học thuật được bình duyệt có tiêu đề "Bằng chứng tương tác Trí tuệ độ phức tạp của một hệ thống,” đánh dấu bước đột phá trong lĩnh vực mật mã. Các nhà nghiên cứu Shafi Goldwasser, Silvio Micali và Charles Rackoff đã khám phá liệu có thể chứng minh dữ liệu đó là hợp lệ mà không tiết lộ bất cứ điều gì ngoài chính dữ liệu đó hay không. Gần 40 năm sau, ZKP đã trở thành khối xây dựng cơ bản của nhiều blockchain, trao quyền cho người dùng nâng cao quyền riêng tư và bảo mật.

Bằng chứng không có kiến ​​thức là gì? (ZKP)

Bằng chứng không có kiến ​​thức (ZKP) là một phương pháp mã hóa cho phép nhiều bên xác minh tính xác thực của một tuyên bố mà không tiết lộ thông tin ngoài chính tuyên bố đó. Nhiều blockchain sử dụng ZKP để tăng tính bảo mật cho các tương tác liên quan đến dữ liệu nhạy cảm. Do đó, những người tham gia chuỗi khối với ZKP có thể tương tác với độ tin cậy cao hơn vì thông tin cá nhân ít có khả năng bị rò rỉ hoặc khai thác bởi các tác nhân độc hại.

Các thành phần của bằng chứng không có kiến ​​thức

ZKP yêu cầu ít nhất hai bên tham gia vào mỗi tương tác: người hoạt động và người xác minh. Người chứng minh có trách nhiệm cung cấp bằng chứng toán học thực tế để thuyết phục người xác minh về tính hợp lệ của tuyên bố. Người xác minh phải kiểm tra bằng chứng này và chấp nhận hoặc từ chối nó.

Nhiều vòng liên lạc thường được tiến hành giữa người chứng minh và người xác minh để giảm khả năng một trong hai bên đoán hoặc cung cấp thông tin bất hợp pháp.

Bằng chứng không có kiến ​​thức hoạt động như thế nào?

ZKP hoạt động bằng cách sử dụng các khối xây dựng cơ bản của thuật toán mã hóa nâng cao và các khái niệm toán học. Ví dụ: ZKP sử dụng hàm băm mật mã để tạo ra các thử thách ngẫu nhiên cho người xác thực nhằm nỗ lực thiết lập sự tin cậy lẫn nhau với người chứng minh.

Các tương tác được ZKP hỗ trợ phải đáp ứng các điều kiện sau:

• Tính đầy đủ: Người chứng minh trung thực phải có thể dễ dàng thuyết phục người xác minh nếu tuyên bố đó là đúng.

• Tính đúng đắn: Người chứng minh không trung thực sẽ không thể lừa dối người xác minh nếu tuyên bố đó sai.

• Không có kiến ​​thức: Không bên nào có thể trích xuất thêm thông tin cá nhân về bên kia; họ chỉ biết nội dung của các tuyên bố được cung cấp.

Hãy xem ví dụ về cách hai người dùng có thể giao dịch bằng ZKP:

• A (người chứng minh) mong muốn thực hiện giao dịch bằng cách sử dụng đồng tiền riêng tư ZCash để bất kỳ người quan sát chuỗi khối ẩn nào cũng không thể trích xuất bất kỳ chi tiết nào của giao dịch (ví dụ: số tiền chuyển, địa chỉ chuyển , vân vân.).

• B (người xác thực) muốn nhận ZCash từ A, nhưng không biết thông tin cá nhân của họ, chẳng hạn như tổng số tài sản có trong ví của A.

• A mã hóa giao dịch và gửi nó tới blockchain.

• A gửi ZKP cùng với giao dịch được mã hóa để chứng minh rằng giao dịch đó hợp lệ.

• Các nút trên blockchain kiểm tra ZKP để đảm bảo rằng giao dịch mật mã của A thực sự hợp lệ.

• Nếu ZKP hợp lệ thì B sẽ chấp nhận.

• ZCash được chuyển từ tài khoản của A sang tài khoản của B.

• Các giao dịch được ghi lại vĩnh viễn trên blockchain.

Các loại bằng chứng không có kiến ​​thức

ZKP chủ yếu có hai dạng: tương tác và không tương tác. ZKP tương tác bao gồm nhiều vòng giao tiếp qua lại giữa người chứng minh và người xác minh. ZKP không tương tác chỉ bao gồm một vòng giao tiếp - người chứng minh chỉ gửi tin nhắn đến người xác minh và họ không cần phải trực tuyến cùng lúc để điều này xảy ra.

Bằng chứng tương tác không phổ biến trong các hệ thống dựa trên blockchain vì chúng không hiệu quả và nói chung việc yêu cầu cả hai bên trực tuyến cùng một lúc là điều không mong muốn. Do đó, các loại ZKP sau đây được sử dụng trong cài đặt không tương tác:

Đối số kiến ​​thức không tương tác ngắn gọn không có kiến ​​thức (zk-SNARK) cho phép người tham gia chứng minh việc sở hữu một số thông tin nhất định mà không tiết lộ rằng Chi tiết tin nhắn. Zk-SNARK phổ biến trên chuỗi khối Ethereum và đặc biệt hữu ích cho các hợp đồng thông minh bảo vệ quyền riêng tư. ZCash cũng sử dụng Zk-SNARK để chứng minh tính hợp lệ của các giao dịch được bảo vệ, chẳng hạn như những giao dịch không tiết lộ thông tin—bao gồm người gửi, người nhận và số tiền được chuyển.

Đối số kiến ​​thức minh bạch có thể mở rộng kiến ​​thức bằng không (zk-STARK) hoạt động tương tự như zk-SNARK, nhưng được thiết kế để mở rộng quy mô cho các tính toán lớn. Vì zk-STARK có các lợi ích bổ sung như tính minh bạch và khả năng mở rộng nên nó tương thích với nhiều ứng dụng blockchain.

Bằng chứng chống đạn chứng minh rằng một giá trị nằm trong một phạm vi cụ thể mà không tiết lộ giá trị đó. Bằng cách sử dụng các khái niệm toán học tiên tiến, bằng chứng chống đạn cho phép các bằng chứng nhỏ hơn, do đó giảm quy mô giao dịch và thời gian xác minh. Monero sử dụng bằng chứng chống đạn.

Các ứng dụng và trường hợp sử dụng bằng chứng không có kiến ​​thức

Bằng chứng không có kiến ​​thức được cung cấp trong hệ sinh thái blockchain Một loạt các ứng dụng, từ các giao thức phi tập trung nâng cao quyền riêng tư đến các giải pháp giao dịch có thể mở rộng. Mặc dù một số trường hợp sử dụng này đã được blockchain áp dụng, những trường hợp khác vẫn mang tính suy đoán hoặc đang trong giai đoạn phát triển ban đầu.

Xác thực và xác thực an toàn: Người tham gia DeFi có thể sử dụng ZKP để chứng minh rằng họ sở hữu một số thuộc tính nhất định, chẳng hạn như tham gia vào các hoạt động quản trị hoặc là thành viên của một nhóm nắm giữ mã thông báo cụ thể mà không cần tiết lộ giá trị thực tế của các thuộc tính này. Tương tự, người dùng có thể tương tác với ZKP để tiết lộ có chọn lọc thông tin liên quan đến danh tính của họ.

Hệ thống bỏ phiếu an toàn:ZKP cho phép người tham gia DeFi chứng minh tư cách bỏ phiếu và số phiếu bầu của họ mà không tiết lộ lịch sử hoặc tùy chọn bỏ phiếu của họ.

Zk-rollups là giải pháp mở rộng quy mô Lớp 2, gói hoặc "cuộn" dữ liệu giao dịch ngoài chuỗi thành bằng chứng mật mã, sau đó sử dụng ZKP dưới dạng dữ liệu cuộc gọi trên Ethereum master Hiệu lực của giao dịch được đăng trực tuyến. Vì các giao dịch được đăng lên mạng chính theo gói nên chúng thường chiếm ít không gian hơn, giảm gánh nặng tính toán của Ethereum. Các cuộn zk phổ biến bao gồm ZkSync và Loopring.

Zk-Plasma là một biến thể của mạng Plasma tận dụng ZKP để tạo ra các chuỗi bên bảo vệ quyền riêng tư trên Ethereum. Thay vì xác minh tất cả dữ liệu trên mạng chính, người dùng có thể xác minh các giao dịch trên sidechain và sau đó công bố tính hợp lệ của chúng trên Ethereum bằng ZKP.

Sàn giao dịch phi tập trung (DEX): ZKP tạo điều kiện giao dịch nhiều loại tài sản mà không tiết lộ lịch sử giao dịch, chiến lược hoặc số dư tài khoản của người dùng.

Xác minh tính minh bạch và tính toàn vẹn của chuỗi cung ứng: ZKP có thể tăng cường bảo mật chuỗi cung ứng bằng cách xác minh thông tin xác thực của nhà cung cấp và tính xác thực của sản phẩm mà không cần tiết lộ thông tin cho các bên không được phép tiết lộ thông tin giao dịch hoặc quyền sở hữu. thông tin về quá trình sản xuất. Ngoài ra, ZKP có thể giúp xác minh chứng nhận và tuân thủ các tiêu chuẩn quản trị chuỗi cung ứng.

Biểu đồ bên dưới minh họa quy mô của công nghệ không có kiến ​​thức trong một số trường hợp sử dụng nhất định. Chúng tôi đã thấy khối lượng tiền được gửi đến một số ứng dụng ZKP phổ biến nhất, bao gồm ZCash (một loại tiền điện tử bảo vệ quyền riêng tư), Tornado Cash (một hợp đồng thông minh phi tập trung, không giám sát), Railgun (giao thức bảo mật Ethereum L2) và Aztec (Giao thức bảo mật Ethereum L2). Từ tháng 1 năm 2022 đến tháng 4 năm 2024, nhiều tiền đã được gửi đến Tornado Cash hơn ba ứng dụng hỗ trợ ZKP khác, gần 5 tỷ USD.

Bằng chứng không có kiến ​​thức những thách thức đã được thông qua

Mặc dù ZKP được kỳ vọng sẽ giúp blockchain trở nên an toàn và hiệu quả hơn nhưng việc áp dụng rộng rãi nó vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức:

• Triển khai và triển khai ZKP đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc mật mã và toán học nâng cao—chuyên môn mà hầu hết các nhà phát triển không có.

• Việc tạo ZKP thường đòi hỏi tài nguyên máy tính đáng kể, dẫn đến thời gian xử lý giao dịch chậm hơn và phí tăng cao.

• Khả năng tương tác của blockchain có thể trở nên khó khăn nếu người tham gia gặp phải các giao thức hoặc phương pháp xác minh không tương thích.

• Sự phức tạp của ZKP và việc lưu trữ dữ liệu tương ứng có thể tạo ra những thách thức về tuân thủ quy định và kiểm toán.

Tương lai của bằng chứng không có kiến ​​thức trong blockchain

Khi nhận thức của mọi người về tầm quan trọng của quyền riêng tư và bảo mật trong nền tảng blockchain tiếp tục tăng lên, zero- bằng chứng kiến ​​thức Bằng chứng về kiến ​​thức có thể sẽ được áp dụng rộng rãi hơn. Ngoài ra, nhiều giao thức Lớp 2 trên Ethereum không ngừng tìm cách cải thiện khả năng mở rộng và hiệu quả, và bằng chứng không có kiến ​​thức có thể giúp giải quyết những vấn đề này. Những nỗ lực không ngừng này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thông tin nhạy cảm của người dùng và tiêu chuẩn hóa các giao dịch blockchain để thúc đẩy khả năng tương tác blockchain.