Zero-Knowledge Proof: come funziona e cosa porterà alla blockchain?

Basics

La zero-knowledge proof (ZKP) è un tipo di sistema crittografico che permette a qualcuno di verificare l'esattezza di un'informazione senza rivelarne il contenuto. Questa tecnologia ha guadagnato terreno nel mondo della blockchain, delle criptovalute e della DeFi, poiché contribuisce a migliorare sia la privacy che la sicurezza.

Man mano che l'utilizzo delle ZKP nei progetti DeFi continua a crescere, gli utenti possono essere sicuri della propria privacy e sicurezza in attività come prestito, borrowing e trading. Inoltre, molte blockchain Layer 1 stanno facendo un passo avanti introducendo roll-up basati su ZKP o zkEVM. Si prevede che le ZKP diventeranno sempre più importanti nell'ambito della blockchain e del Web3 man mano che più organizzazioni inizieranno a distribuire applicazioni basate su zero-knowledge proof.

What Is the Mechanism Behind a Zero-Knowledge Proof?

Una zero-knowledge proof consente a una parte (il prover) di confermare la veridicità di un'affermazione a un'altra parte (il verifier) senza rivelare alcuna informazione aggiuntiva. Questa tecnica è utile quando i dati sottostanti sono privati e il prover desidera proteggerli dal verifier.

Il prover genera una prova matematica che solo lui possiede, e il verifier può utilizzare questa prova per confermare la correttezza dell'affermazione. Tuttavia, è impossibile ricostruire i dati originali a partire da questa prova.

What Are the Benefits of Utilizing Zero-Knowledge Proofs?

Con il crescente rilievo della tecnologia blockchain e delle criptovalute, aumenta la necessità di funzioni avanzate di privacy e sicurezza nelle transazioni digitali. Le zero-knowledge proof stanno guadagnando popolarità come mezzo per raggiungere questi obiettivi, permettendo la verifica delle transazioni senza dover divulgare informazioni sensibili.

Le ZKP hanno visto un picco di interesse negli ultimi anni, con la nascita di numerosi protocolli che le utilizzano e con blockchain che sfruttano i zero-knowledge roll-up. Questo trend è stato ulteriormente evidenziato alla conferenza DevCon 2022, dove oltre un quinto di tutte le presentazioni era legato a questa tecnologia.

Key Advancements

Lo sviluppo delle zero-knowledge proof si è molto concentrato sugli zk-SNARKs, una specifica ZKP, che ha visto una diffusione significativa in varie applicazioni DeFi, come transazioni private di token e prestiti/borrow shielded. Inoltre, la scalabilità e le prestazioni tramite zkRoll-up stanno diventando un focus sempre più importante per le zero-knowledge proof.

zk-SNARKs

Zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge (zk-SNARKs) è una forma di zero-knowledge proof che permette di confermare affermazioni senza divulgare dettagli sull'affermazione stessa.

Applicazioni come Zcash e il sistema di pagamento basato su blockchain di JP Morgan Chase utilizzano già zk-SNARKs. Inoltre, sono stati impiegati come metodo sicuro per verificare le identità dei client che si connettono ai server.

zkRoll-ups

I zkRoll-ups sono la soluzione che consiste nel raggruppare varie transazioni in un'unica transazione più grande, poi iscritta sulla blockchain.

Con i zkRoll-ups, centinaia di transazioni possono essere aggregate off-chain in un singolo batch, e può essere generata una prova crittografica per garantirne accuratezza e sicurezza. Questa tecnologia è ottimale per casi che richiedono alta scalabilità e bassa latenza.

ZKP Use Cases

Le zero-knowledge proof hanno numerose applicazioni, alcune già operative e altre previste a breve termine. I casi d'uso principali delle ZKP includono:

Electronic Verification of One's Identity

Usando le zero-knowledge proof, le identità degli utenti possono essere confermate senza divulgare informazioni riservate. Questa tecnologia è utile in ambiti come il voto online, dove le identità devono essere validate senza compromettere l'anonimato.

Transactions That Protect Personal Data

Le zero-knowledge proof sono una delle tecnologie più popolari nelle criptovalute, permettendo transazioni orientate alla privacy. Un esempio principale è la DApp MantaPay di Manta Network che si basa sulle ZKP per facilitare in modo sicuro e privato le transazioni sul loro DEX, proteggendo l'identità degli utenti e i dettagli delle transazioni. Consentono agli utenti di operare sulla piattaforma in modo anonimo mantenendo comunque la massima sicurezza.

Shielded Transactions

Zcash utilizza le zero-knowledge proof per rendere possibili le sue shielded transactions, che offuscano gli indirizzi del mittente e del destinatario e gli importi delle transazioni sulla blockchain pubblica per aumentare la privacy.

Verifying the Ownership of Tokens

Le zero-knowledge proof possono essere utilizzate per la tokenizzazione degli asset e per autenticare il possesso degli stessi. Ad esempio, la tokenizzazione di una proprietà può permettere a qualsiasi parte di dimostrarne la proprietà senza rendere pubblici altri dati.

Adhering to Global Regulations

In alcuni paesi la raccolta e la divulgazione di dati finanziari sono fortemente regolamentate, creando una sfida per le piattaforme decentralizzate. Per conformarsi alle norme vigenti, le zero-knowledge proof possono essere impiegate per fornire ai regolatori i dati appropriati mantenendoli riservati per tutti gli altri.

Questa tecnologia può ridurre il divario tra piattaforme decentralizzate e istituzioni finanziarie tradizionali, permettendo alla DeFi di rispettare le diverse normative locali.

What Will ZKPs Bring to Blockchain?

Le zero-knowledge proof dovrebbero stimolare nuove innovazioni tecnologiche negli anni a venire. Vale la pena tenere d'occhio diverse innovazioni legate alle Zero-Knowledge Proof, come:

Private Cross-chain Transactions

Con l'espansione e la maggiore complessità della blockchain e della DeFi, cresce la necessità di collegare in modo sicuro reti blockchain differenti. I livelli di privacy cross-chain rispondono a questa esigenza permettendo transazioni protette tra diverse reti blockchain.

Advanced ZKP

Un altro ambito da monitorare è l'uso crescente degli zk-STARKs (zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge), una nuova tipologia di zero-knowledge proof ritenuta più efficiente e sicura rispetto agli zk-SNARKs. Gli zk-STARKs hanno anche il vantaggio aggiuntivo di essere più veloci da validare e di non richiedere un setup affidabile.

Toolkits for Easy Use

La complessità della tecnologia zero-knowledge proof può renderne difficile l'integrazione per chi ha competenze limitate in crittografia. Per rendere la tecnologia più accessibile, toolkit ZKP user-friendly forniscono agli sviluppatori di ogni livello gli strumenti per utilizzarla efficacemente.

Limitations of Zero-Knowledge Proofs

Le ZKP sono un metodo che permette di confermare la veridicità di certe informazioni senza rivelare dettagli riservati. Tuttavia, è importante notare che questa tecnica non è assolutamente infallibile. Sebbene la probabilità di successo quando il prover mente sia estremamente bassa, gli utenti devono essere consapevoli che le ZKP non offrono una garanzia al 100%.

La complessità degli algoritmi per le zero-knowledge proof richiede risorse computazionali significative. Alcune ZKP richiedono molteplici interazioni tra verifier e prover, il che comporta la necessità di calcoli intensivi. Altre presentano algoritmi estremamente onerosi dal punto di vista computazionale, che potrebbero limitare potenzialmente l'applicazione delle ZKP.

Conclusion

Per la loro natura preservante la privacy e per la scalabilità, le zero-knowledge proof hanno recentemente attirato molta attenzione. L'utilizzo di questa tecnologia nella blockchain, nelle criptovalute e nella finanza decentralizzata offre una gamma di servizi innovativi che potrebbero portare grandi benefici agli utenti. In definitiva, le ZKP potrebbero costituire la base per un ecosistema di DApp più sicuro, privato ed efficiente.