Доказательства с нулевым разглашением: как это работает и что принесёт блокчейну?

Основы

Доказательство с нулевым разглашением (ZKP) — это вид криптографической схемы, который позволяет одному участнику подтвердить корректность информации без раскрытия её содержимого. Эта технология набирает популярность в мире блокчейна, криптовалют и DeFi, поскольку улучшает приватность и безопасность.

По мере того как применение ZKP в DeFi-проектах расширяется, пользователи получают гарантии приватности и безопасности при таких операциях, как кредитование, заимствование и торговля. Кроме того, многие блокчейны первого уровня начинают внедрять ZKP-основанные roll-up'ы или zkEVM. Ожидается, что ZKP станут всё более важными в пространстве блокчейна и Web3 по мере того, как всё больше организаций начнёт разворачивать приложения на основе доказательств с нулевым разглашением.

Каков механизм работы доказательства с нулевым разглашением?

Доказательство с нулевым разглашением позволяет одной стороне (доказателю) убедить другую сторону (проверяющего) в истинности утверждения, не раскрывая при этом никакой дополнительной информации. Этот метод полезен, когда исходные данные конфиденциальны, и доказатель желает защитить их от проверяющего.

Доказатель генерирует математическое доказательство, которое есть только у него, и проверяющий может использовать это доказательство для подтверждения корректности утверждения. При этом восстановить исходные данные на основании этого доказательства невозможно.

Какие преимущества даёт использование ZKP?

По мере роста значимости блокчейн-технологий и криптовалют увеличивается потребность в продвинутых механизмах приватности и безопасности для цифровых транзакций. Доказательства с нулевым разглашением становятся популярным способом достижения этих целей: они позволяют проверять транзакции, не раскрывая чувствительной информации.

В последние годы интерес к ZKP резко возрос: появилось множество протоколов, использующих их, а блокчейны внедряют zero-knowledge roll-up'ы. Это направление было особенно заметно на конференции DevCon 2022, где свыше пятой части докладов были посвящены этой технологии.

Ключевые разработки

В развитии доказательств с нулевым разглашением большое внимание уделяется zk-SNARKs — одному из видов ZKP, который получил широкое применение в различных DeFi-приложениях, таких как приватные токен-транзакции и защищённое кредитование и заимствование. Кроме того, масштабируемость и производительность через zkRoll-up'ы становятся всё более важными для ZKP.

zk-SNARKs

zk-SNARKs (zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge) — форма доказательства с нулевым разглашением, позволяющая подтверждать утверждения без раскрытия деталей самого утверждения.

Такие приложения, как Zcash и блокчейн-платёжная система JP Morgan Chase, уже используют zk-SNARKs. Кроме того, их применяют для безопасной проверки идентичности клиентов при подключении к серверам.

zkRoll-ups

zkRoll-up'ы — это решение, при котором множество транзакций объединяются в одну крупную транзакцию, которая затем фиксируется в блокчейне.

С помощью zkRoll-up'ов сотни транзакций могут быть собраны офчейн в один батч, для которого создаётся криптографическое доказательство, гарантирующее их корректность и безопасность. Эта технология оптимальна для сценариев, требующих высокой масштабируемости и низкой задержки.

Сценарии применения ZKP

Доказательства с нулевым разглашением имеют множество применений: некоторые уже реализованы, а другие ожидаются в ближайшем будущем. Основные случаи использования ZKP включают:

Электронная верификация личности

С помощью ZKP можно подтверждать личности пользователей без раскрытия конфиденциальных данных. Это полезно в таких областях, как онлайн-голосование, где требуется проверить личность пользователя, не нарушая его анонимности.

Транзакции с защитой персональных данных

ZKP — одна из ключевых технологий в криптовалютах для приватных транзакций. Примером является DApp MantaPay от Manta Network, который опирается на ZKP для безопасного и приватного проведения сделок на их DEX, защищая личности пользователей и детали транзакций. Это позволяет пользователям совершать анонимные и в то же время надёжные операции на платформе.

Защищённые транзакции

Zcash использует доказательства с нулевым разглашением для реализации защищённых транзакций, которые скрывают адреса отправителя и получателя, а также суммы транзакций в публичном блокчейне, повышая конфиденциальность.

Подтверждение владения токенами

ZKP можно использовать для токенизации активов и верификации их владения. Например, токенизация недвижимости может позволить любой стороне доказать право собственности, не делая публичными другие данные.

Соблюдение глобальных регуляций

В отдельных странах сбор и распространение финансовой информации строго регулируется, что создаёт сложности для децентрализованных платформ. Для соответствия требованиям законодательства можно применять ZKP, чтобы предоставлять регуляторам необходимые данные, сохраняя их конфиденциальность для остальных участников.

Эта технология может сократить разрыв между децентрализованными платформами и традиционными финансовыми институтами, позволяя DeFi соответствовать различным нормативным требованиям в разных юрисдикциях.

Что принесут ZKP в блокчейн?

Ожидается, что доказательства с нулевым разглашением станут драйвером новых технологических решений в ближайшие годы. Стоит следить за различными инновациями в области ZKP, такими как:

Приватные кросс-чейн транзакции

По мере усложнения экосистемы блокчейнов и DeFi растёт потребность в безопасном соединении разных сетей. Слои приватности для кросс-чейн операций отвечают на эту потребность, позволяя проводить защищённые транзакции между сетями.

Продвинутые ZKP

Ещё одна область внимания — это zk-STARKs (zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge), более новая форма ZKP, которую считают более масштабируемой и безопасной по сравнению с zk-SNARKs. zk-STARKs также быстрее валидируются и не требуют доверенной настройки.

Инструментарии для упрощённого использования

Сложность технологии доказательств с нулевым разглашением затрудняет её интеграцию для специалистов с ограниченными знаниями криптографии. Чтобы сделать технологию доступнее, появляются удобные ZKP‑тулкиты, дающие разработчикам всех уровней инструменты для эффективного использования.

Ограничения доказательств с нулевым разглашением

ZKP позволяют подтвердить истинность информации без раскрытия конфиденциальных данных. Однако важно понимать, что этот метод не абсолютно безошибочен. Хотя вероятность успешного обмана доказателя крайне мала, ZKP не дают 100%-ной гарантии.

Сложность алгоритмов для доказательств с нулевым разглашением требует значительных вычислительных ресурсов. Некоторые ZKP предполагают множественные взаимодействия между проверяющими и доказателями, что увеличивает потребность в ресурсах. Другие обладают экстремально высокой вычислительной сложностью, что может ограничивать применение ZKP в некоторых сценариях.

Заключение

Благодаря свойствам сохранения приватности и способности повышать масштабируемость, доказательства с нулевым разглашением привлекают всё больше внимания. Внедрение этой технологии в блокчейн, криптовалюты и децентрализованные финансы открывает массу инновационных сервисов, которые могут существенно улучшить опыт пользователей. В конечном итоге ZKP могут стать основой более безопасной, приватной и эффективной экосистемы DApp.