Доказательство с нулевым разглашением (ZK) — это криптографический протокол, позволяющий одному человеку (the prover — доказывающий) убедить другого (the verifier — проверяющий) в истинности определенного утверждения (информации), не раскрывая никаких подробностей о самом утверждении.
Исследователи Шафи Голдвассер, Сильвио Микали и Чарльз Рэкофф впервые представили эту идею в начале 1980-х годов. Основная цель ZK-доказательства — убедить проверяющего в истинности утверждения, не раскрывая никакой информации, кроме его истинности.
Хорошее доказательство с нулевым разглашением (знанием) должно удовлетворять следующим трем критериям:
- Полнота. Проверяющий примет доказательство с высокой вероятностью, если утверждение истинно, а проверяющий и проверяемый придерживаются протокола.
- Обоснованность. Если утверждение не соответствует действительности, ни один доказывающий не должен быть в состоянии убедить проверяющего в обратном, за исключением крайне маловероятных обстоятельств.
- Нулевая осведомленность. Даже после взаимодействия с проверяемым, проверяющий понимает только истинность утверждения и ничего больше.
Типы ZK-доказательств
- Интерактивные ZK-доказательства
Интерактивные доказательства с нулевым разглашением требуют обмена информацией между проверяющим и проверяемым. - Неинтерактивные ZK-доказательства
Неинтерактивные доказательства с нулевым разглашением дают компактное доказательство, которое может быть проверено за один шаг. - Статистические ZK-доказательства
Статистические доказательства с нулевым разглашением обеспечивают вычислительную состоятельность с малой вероятностью ошибки. - Доказательство знания (PoK)
PoK — это подкласс ZK-доказательств, который показывает, что проверяющий обладает определенными знаниями, связанными с утверждением. - Доказательства перестановки и диапазона
Эти ZK-доказательства используются в электронных голосованиях и транзакциях с сохранением конфиденциальности. - Сигма-протоколы
Сигма-протоколы — это класс ZK-доказательств, которые включают три этапа: обязательство, вызов и ответ. - Bulletproofs
Bulletproofs предназначены для обеспечения эффективных доказательств диапазона для больших наборов значений.
Как работают доказательства с нулевым разглашением
ZK-доказательства позволяют доказывающему убедить проверяющего в истинности утверждения, не раскрывая никакой информации о самом утверждении.
Доказывающий и верификатор взаимодействуют в нескольких раундах протокола, и в заключении верификатор вырабатывает уверенность в истинности утверждения, не узнавая никакой дополнительной информации о секрете.
Области применения доказательств с нулевым разглашением
ZK-доказательства — это полезные инструменты, которые находят широкое применение в различных областях и решают важные вопросы конфиденциальности и безопасности.
В крипте ZK-доказательства крайне важны для повышения конфиденциальности транзакций и масштабируемости. Они позволяют проводить анонимные транзакции без раскрытия деталей сделки и личности пользователей, как это происходит в криптовалютах, ориентированных на конфиденциальность, таких как Zcash (ZEC).
ZK-доказательства могут использоваться в области аутентификации и управления доступом паролями или криптографическими ключами без раскрытия самого пароля или ключа. Это позволяет создать более удобные и безопасные методы аутентификации.
ZK-доказательства также используются в системах электронного голосования, где они позволяют избирателям голосовать без раскрытия своей личности, защищая как частную жизнь избирателей, так и целостность избирательного процесса.
ZK-доказательства имеют важное значение для безопасной передачи и проверки данных без раскрытия самих данных. Они могут усилить конфиденциальность транзакций в цифровых валютах центральных банков (CBDC), облегчая проведение частных транзакций и сохраняя анонимность пользователей.
ZK-доказательства, балансируя между приватностью и прозрачностью транзакций в CBDC, обеспечивают возможность аудита без раскрытия специфики транзакций.
Интеграция ZK-доказательств в блокчейн-платформы
Доказательства с нулевым разглашением могут быть внедрены в блокчейн-платформы, и, более того, это было успешно реализовано в различных блокчейн-сетях. ZK-доказательства представляют собой мощный метод повышения эффективности, безопасности и конфиденциальности в блокчейн-системах.
При интеграции в блокчейн-платформы ZK-доказательства могут выполнять множество функций:
- Конфиденциальность и конфиденциальность. ZK-доказательства обеспечивают конфиденциальность транзакций, позволяя совершать операции без раскрытия основной информации, такой как сумма транзакции, адреса отправителя и получателя. От этого зависит повышение уровня конфиденциальности пользователей в публичных блокчейнах.
- Верификация и аудит. Не раскрывая реальных данных или информации, ZK-доказательства могут быть использованы для проверки точности конкретных вычислений или утверждений. Это гарантирует целостность данных и делает возможным проведение эффективных аудиторских процедур.
- Масштабируемость. ZK-доказательства могут повысить масштабируемость платформы, предлагая компактные доказательства для сложных вычислений, что позволяет минимизировать накладные расходы на вычисления и хранение данных в блокчейне.
- Идентификация и аутентификация. Использование ZK-доказательств для безопасной проверки личности и аутентификации при защите конфиденциальности пользователей позволяет повысить безопасность приложений на основе блокчейна.
- Кроссчейн-совместимость. ZK-proofs могут помочь в коммуникации между блокчейнами и передаче активов при сохранении конфиденциальности, обеспечивая взаимодействие между различными блокчейн-сетями.
Недостатки доказательств с нулевым разглашением
ZK-доказательства обеспечивают преимущества конфиденциальности и безопасности, однако они могут быть трудоемкими в вычислениях и сложными в реализации. Разработка и проверка ZK-доказательств может быть ресурсоемкой, особенно для более сложных доказательств. Это может привести к увеличению времени обработки транзакций и объема вычислительной работы, что может затруднить масштабирование блокчейн-систем.
Кроме того, ZK-доказательства могут создавать дополнительный уровень сложности, что может затруднить аудит и проверку протокола, вызывая опасения по поводу возможных недостатков или ошибок в системе безопасности. Хотя ZK-доказательства повышают уровень конфиденциальности за счет сокрытия информации, в некоторых ситуациях они могут способствовать незаконной деятельности, что создает трудности для соблюдения нормативных требований.
ZK-защита может не подходить для всех случаев использования или отраслей, поскольку для ее применения требуется специальная подготовка и опыт. Это может помешать их широкому применению и внедрению во многих областях.
Несмотря на то что ZK-доказательства дают полезные функции конфиденциальности и безопасности, их недостатки требуют тщательного изучения и оценки соответствующих компромиссов перед внедрением в конкретные системы или приложения.
