Zero-Knowledge Proofs (ZKP): Комплексний огляд

Zero-Knowledge Proofs (ZKP) — революційна криптографічна концепція, що дає змогу одній стороні довести іншій, що вона знає певне значення або володіє конкретною інформацією, не розкриваючи саму інформацію. У цьому матеріалі подано детальний огляд ZKP, їхніх механізмів, значення, типів, сфер застосування та супутніх технологій.

Що таке Zero-Knowledge Proof (ZKP)?

Zero-Knowledge Proof — це спосіб, за допомогою якого одна сторона (доказувач) доводить іншій стороні (верифікатору), що певне твердження є правдивим, не розкриваючи жодної додаткової інформації, окрім факту істинності. Наприклад, уявіть, що Давид має найкращий у світі рецепт спагеті болоньєзе, а Джон прагне переконатися, що Давид справді володіє цим рецептом, не отримуючи його деталі. ZKP дозволяє Давиду підтвердити наявність рецепта без розкриття його змісту.

Як працюють Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Типовий процес Zero-Knowledge Proof включає такі етапи:

1. Узгодження між доказувачем і верифікатором криптографічних параметрів і алгоритмів.
2. Генерація доказувачем криптографічного комітменту, що засвідчує наявність інформації без її розкриття.
3. Випадковий виклик від верифікатора доказувачу.
4. Формування доказувачем відповідної відповіді на основі зафіксованого змісту.
5. Перевірка відповіді верифікатором для підтвердження узгодженості між викликом і комітментом.

Ці етапи можуть бути повторені кілька разів для досягнення високого рівня довіри до доказу. Основні фази ZKP: комітмент, виклик і відповідь.

Важливість Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Zero-Knowledge Proofs набули значної популярності завдяки здатності поєднувати приватність і прозорість. В умовах масового збору даних великими корпораціями зростає попит на анонімність і захист інформації. ZKP забезпечує перевірку даних без розкриття чутливих відомостей, зберігаючи приватність і прозорість.

Типи Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Існує два основні типи Zero-Knowledge Proofs:

1. ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge): дають змогу створювати короткі докази без взаємодії між доказувачем і верифікатором. Використовують еліптичну криптографію та потребують довіреного налаштування.

2. ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge): аналогічні SNARKs, але застосовують геш-функції замість еліптичних кривих. Не потребують довіреного налаштування та стійкі до квантових атак.

Застосування Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Zero-Knowledge Proofs широко використовують у фінансових системах, механізмах голосування та блокчейн-технологіях завдяки поєднанню приватності й масштабованості. Особливо варто виділити ZK Rollups, які підвищують масштабованість Ethereum, зберігаючи високий рівень безпеки.

ZK Rollups: Детальний аналіз

ZK Rollups — рішення для масштабування Layer 2 для Ethereum та інших блокчейнів. Вони суттєво збільшують пропускну здатність транзакцій, знижують комісії та зменшують навантаження на блокчейн. Технологія працює шляхом об’єднання транзакцій поза мережею й формування компактних доказів із використанням zk-SNARKs, що фіксуються у блокчейні.

Як працюють ZK Rollups

Процес роботи ZK Rollups:

1. Агрегація транзакцій: кілька транзакцій збираються поза мережею та об’єднуються в одну структуру даних.
2. Генерація zk-SNARK: створення zk-SNARK для підтвердження коректності агрегованих транзакцій.
3. Верифікація на основному ланцюгу: доказ надсилається в основний блокчейн для перевірки, і після підтвердження зміна стану фіксується у мережі.

Відомі ZK Rollup-проєкти останніх років

Останнім часом особливу популярність здобули такі ZK Rollup-проєкти:

1. zkSync: рішення для масштабування Ethereum, що вирішує проблеми швидкості та вартості транзакцій.
2. Linea: масштабувальне рішення для Ethereum із застосуванням сучасної технології zkEVM.
3. Starknet: використовує zk-rollups для підвищення швидкості та ефективності транзакцій у Ethereum.
4. Polygon zkEVM: Layer 2-рішення для зменшення gas-комісій та підвищення швидкості транзакцій у Ethereum.
5. Scroll: Layer 2-проєкт Ethereum із застосуванням технології zk-rollup.

Висновки

Zero-Knowledge Proofs — це суттєвий прогрес у криптографії, що забезпечує потужний інструмент для захисту приватності при збереженні прозорості та довіри. Із розвитком блокчейн-технологій роль ZKP та їхніх застосувань, зокрема ZK Rollups, стає дедалі важливішою для вирішення питань масштабованості та приватності. Безперервний прогрес ZK Rollup-проєктів демонструє потенціал цієї технології для трансформації блокчейн-індустрії, відкриваючи шлях до ефективніших, безпечних і приватних цифрових взаємодій.

FAQ

Для чого застосовується ZKP?

ZKP використовують для безпечної автентифікації, приватних транзакцій та конфіденційного аудиту в блокчейн-мережах, що дає змогу перевіряти дані без розкриття чутливої інформації.

Який приклад ZKP?

Сценарій «Печера Алі-Баби», у якому особа доводить знання секрету, не розкриваючи його, виходячи через обраний шлях.

Що означає ZKP?

ZKP — це Zero-Knowledge Proof, криптографічний метод, що дає змогу підтверджувати інформацію без її розкриття, підвищуючи приватність у блокчейн-транзакціях.

Чи застосовується ZKP у bitcoin?

Bitcoin використовує ZKP через оновлення Taproot для підвищення приватності, що дозволяє здійснювати транзакції без розкриття чутливих деталей.