Zero-Knowledge Proofs (ZKP): Guía completa

Los Zero-Knowledge Proofs (ZKP) representan una innovación disruptiva en la criptografía, ya que permiten demostrar a otra parte el conocimiento de un dato o la posesión de cierta información sin desvelar el contenido de dicha información. Este artículo ofrece una guía completa sobre los ZKP, sus mecanismos, relevancia, tipos, aplicaciones y tecnologías asociadas.

¿Qué es un Zero-Knowledge Proof (ZKP)?

Un Zero-Knowledge Proof es un método mediante el cual una parte (el demostrador) puede probar a otra (el verificador) que una afirmación es cierta, sin aportar ninguna información adicional más allá de la veracidad de la afirmación. Por ejemplo, imagina que David posee la mejor receta de espaguetis boloñesa del mundo y John quiere comprobar que realmente la tiene, sin conocer los detalles. ZKP permite a David evidenciar que dispone de la receta sin revelar su contenido.

¿Cómo funcionan los Zero-Knowledge Proofs (ZKP)?

El proceso de Zero-Knowledge Proof consta generalmente de los siguientes pasos:

1. Acuerdo entre demostrador y verificador sobre los parámetros y algoritmos criptográficos.
2. El demostrador genera un compromiso criptográfico, demostrando la existencia de la información sin revelar sus detalles.
3. El verificador plantea un reto aleatorio al demostrador.
4. El demostrador responde conforme al contenido comprometido.
5. El verificador comprueba la respuesta y verifica la coherencia entre el reto y el compromiso.

Estos pasos pueden repetirse varias veces para reforzar la fiabilidad de la prueba. El fundamento de los ZKP son tres fases: compromiso, reto y respuesta.

La relevancia de los Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Los Zero-Knowledge Proofs han cobrado especial protagonismo por su capacidad para conciliar privacidad y transparencia. En un contexto marcado por la recopilación masiva de datos por grandes empresas, la demanda de anonimato y protección se intensifica. ZKP aporta una vía para verificar información sin exponer detalles sensibles, preservando la privacidad y la transparencia.

Tipos de Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Los principales tipos de Zero-Knowledge Proofs son:

1. ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge): Producen pruebas compactas sin interacción entre demostrador y verificador. Utilizan criptografía basada en curvas elípticas y precisan una configuración confiable.

2. ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge): Funcionan de modo similar a los SNARKs, aunque emplean funciones hash en vez de curvas elípticas. No requieren configuración confiable y resisten ataques de computación cuántica.

Aplicaciones de los Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Los Zero-Knowledge Proofs se emplean en numerosos sectores por su combinación de privacidad y escalabilidad: sistemas financieros, mecanismos de votación y tecnologías blockchain. Destaca el uso en los ZK Rollups, que mejoran la escalabilidad de Ethereum y refuerzan la seguridad.

ZK Rollups: Análisis detallado

Los ZK Rollups constituyen una solución de escalabilidad de Capa 2 para Ethereum y otras blockchains. Permiten aumentar la capacidad de procesamiento de transacciones, reducir comisiones y aliviar la congestión. Este sistema agrega transacciones fuera de la cadena y genera pruebas compactas mediante zk-SNARKs, que se registran posteriormente en la blockchain.

Funcionamiento de los ZK Rollups

El proceso de ZK Rollups incluye:

1. Agregación de transacciones: Se recopilan varias transacciones fuera de la cadena y se agrupan en una estructura de datos única.
2. Generación de zk-SNARK: Se crea una prueba zk-SNARK que demuestra la validez de las transacciones agrupadas.
3. Verificación en la cadena principal: La prueba se envía a la cadena principal para su verificación y, tras superarla, la transición de estado se refleja en la blockchain.

Proyectos destacados de ZK Rollup en los últimos años

Algunos proyectos ZK Rollup que han ganado protagonismo recientemente son:

1. zkSync: Solución de escalabilidad para Ethereum centrada en la velocidad y el coste de las transacciones.
2. Linea: Solución para Ethereum que emplea tecnología zkEVM avanzada.
3. Starknet: Mejora la velocidad y eficiencia de las transacciones en Ethereum con zk-rollups.
4. Polygon zkEVM: Solución de Capa 2 enfocada en reducir las comisiones y optimizar las transacciones de Ethereum.
5. Scroll: Proyecto de Capa 2 para Ethereum basado en tecnología zk-rollup.

Conclusión

Los Zero-Knowledge Proofs suponen un salto cualitativo en criptografía, ya que permiten proteger la privacidad y garantizar transparencia y confianza. Con la evolución de las tecnologías blockchain, los ZKP y sus aplicaciones —como los ZK Rollups— serán clave para afrontar los retos de escalabilidad y privacidad. El avance de los proyectos ZK Rollup evidencia el potencial de esta tecnología para transformar el sector blockchain y otros ámbitos, facilitando interacciones digitales más eficientes, seguras y privadas.

FAQ

¿Para qué sirve ZKP?

ZKP se aplica en autenticaciones seguras, transacciones privadas y auditorías confidenciales en redes blockchain, permitiendo verificar sin exponer datos sensibles.

¿Qué ejemplo hay de ZKP?

El caso de la 'Cueva de Ali Baba', donde una persona demuestra que conoce un secreto sin desvelarlo, saliendo por el camino seleccionado.

¿Qué significan las siglas ZKP?

ZKP significa Zero-Knowledge Proof, método criptográfico que permite verificar información sin revelarla, aportando mayor privacidad a las transacciones blockchain.

¿Bitcoin utiliza ZKP?

Bitcoin implementa ZKP con la actualización Taproot para mejorar la privacidad, permitiendo transacciones sin mostrar detalles sensibles.