Что представляет собой технология Zero-Knowledge Proof — блокчейн-инновация, которая становится все более популярной в сфере Web3?

Доказательства с нулевым разглашением вновь стали актуальными благодаря развитию блокчейн-технологий и появлению Web3. Web3 — децентрализованный интернет без центральных управляющих структур, где доказательства с нулевым разглашением признаны фундаментальной технологией. Проблемы приватности и масштабируемости сохраняются, однако доказательства с нулевым разглашением рассматриваются как ключевое решение для этих задач.

В статье представлен подробный обзор технологии “доказательства с нулевым разглашением”, которая вызывает большой интерес в секторе Web3.

Что такое доказательства с нулевым разглашением в блокчейне?

Блокчейн обеспечивает прозрачность транзакций, однако сталкивается с вопросом приватности. Доказательства с нулевым разглашением стали важной технологией для защиты конфиденциальности пользователей.

Доказательства с нулевым разглашением позволяют доказателю убедить проверяющего в истинности утверждения, не раскрывая чувствительную информацию. Традиционные методы аутентификации требовали передачи секретных данных — паролей или биометрии. Использование доказательств с нулевым разглашением существенно снижает риски утечки данных.

Технология, изначально возникшая в криптографии, стала практичной благодаря интеграции с блокчейном. Она эффективно сочетает защиту приватности и безопасность в децентрализованных системах.

Ключевые применения доказательств с нулевым разглашением в блокчейне:

• Приватные транзакции: Доказательства с нулевым разглашением позволяют подтверждать корректность транзакций без раскрытия деталей. Это защищает чувствительную информацию и обеспечивает прозрачность для корпоративных и индивидуальных финансовых операций.

• Масштабируемость блокчейна с zkEVM: zkEVM внедряет доказательства с нулевым разглашением в Ethereum Virtual Machine. Транзакции обрабатываются вне основной цепи, что резко снижает нагрузку на блокчейн, увеличивает скорость и уменьшает расходы.

• Децентрализованное управление идентификаторами и данными: Пользователи могут управлять своими идентификаторами и данными самостоятельно, без зависимости от централизованных структур. Это важно для защиты приватности и полного контроля над информацией.

Доказательства с нулевым разглашением способны преобразовать будущее блокчейна и будут применяться в финансах, здравоохранении, логистике и других областях.

Типы доказательств с нулевым разглашением

Далее рассматриваются две основные технологии доказательств с нулевым разглашением: ZK-SNARKs и ZK-STARKs. Каждая из них обладает уникальными характеристиками и применяется по необходимости.

ZK-SNARKs

ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), предложенные Гротом и Сахаи в 2012 году, позволяют формировать предельно компактные доказательства — как отражено в названии “Succinct”.

Основные характеристики:

• Малый размер доказательств: Доказательства занимают от нескольких сотен байт до нескольких килобайт, существенно снижая затраты на хранение в блокчейне.

• Быстрое подтверждение: Проверка доказательства занимает миллисекунды, что позволяет валидировать транзакции в реальном времени и улучшает пользовательский опыт.

• Высокая универсальность: Доказательства могут формироваться для любых вычислений, что делает ZK-SNARKs подходящим инструментом для различных задач.

ZK-SNARKs требуют предварительного “доверенного запуска”. Если секретные параметры этого процесса не уничтожены, возможны риски для безопасности.

Эта технология оптимальна для приватных приложений — анонимные транзакции, регулируемый обмен данными и управление медицинскими записями — особенно там, где важны малый размер доказательства и быстрая проверка.

ZK-STARKs

ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge), предложенные Бен-Сассоном и коллегами в 2018 году, не требуют доверенного запуска, что отражено в названии “Transparent”.

Ключевые особенности:

• Быстрая генерация доказательств: Доказательства создаются быстрее, чем у ZK-SNARKs — за десятки или сотни миллисекунд, что идеально подходит для систем с большим числом транзакций.

• Высокая прозрачность: Любой может проверить доказательства, доверенный запуск не нужен, что снижает риски и повышает надежность.

• Квантовая устойчивость: ZK-STARKs защищены от квантовых атак, что делает их перспективными при развитии технологий.

ZK-STARKs обычно генерируют доказательства большего размера, чем ZK-SNARKs, что увеличивает затраты на хранение.

Эта технология лучше всего подходит для масштабируемых и прозрачных решений — layer-2, DAO, голосования — особенно когда требуется обработка большого числа транзакций.

Неинтерактивные и интерактивные доказательства с нулевым разглашением

Доказательства с нулевым разглашением делятся на неинтерактивные и интерактивные по способу взаимодействия между доказателем и проверяющим — это важно при проектировании систем.

Неинтерактивные доказательства позволяют доказателю сформировать доказательство самостоятельно, и оно может использоваться для разных проверяющих. Основные преимущества:

• Высокая эффективность: Нет необходимости в обмене данными в реальном времени, что обеспечивает эффективную обработку — особенно актуально для децентрализованных систем.

• Высокая масштабируемость: Несколько проверяющих могут независимо валидировать одно доказательство, увеличивая пропускную способность и позволяя обслуживать многих пользователей одновременно.

Интерактивные доказательства требуют нескольких раундов общения: проверяющий задает случайные вопросы, доказатель отвечает. Преимущества:

• Компактность: Интерактивные доказательства могут быть меньше по размеру, что важно для сред с ограниченной пропускной способностью.

• Низкие вычислительные затраты: Доказательства формируются быстро, что удобно для устройств с ограниченными ресурсами.

В блокчейне чаще используются неинтерактивные доказательства с нулевым разглашением благодаря совместимости с асинхронными архитектурами.

Ключевые преимущества доказательств с нулевым разглашением

Доказательства с нулевым разглашением предоставляют три основных преимущества, которые позволяют решать базовые задачи блокчейна и создавать более прикладные системы.

Преимущество 1: Повышенная защита приватности

В традиционном блокчейне все транзакции доступны, что затрудняет приватность. Доказательства с нулевым разглашением позволяют подтверждать легитимность транзакций, сохраняя детали в тайне.

Это важно для финансов и здравоохранения, где приватность критична. Медицинские учреждения могут безопасно управлять записями пациентов и раскрывать только необходимое. Бизнес может подтверждать транзакции без раскрытия деталей конкурентам.

Доказательства с нулевым разглашением также помогают в борьбе с отмыванием денег и финансированием терроризма — они позволяют проверять легитимность и выявлять подозрительные схемы, сочетая соблюдение регуляторных требований с защитой приватности.

Преимущество 2: Улучшенная масштабируемость блокчейна

Масштабируемость — давняя проблема блокчейна. Доказательства с нулевым разглашением позволяют обрабатывать транзакции вне основной цепи, эффективно решая этот вопрос.

zkEVM, версия Ethereum Virtual Machine с доказательствами с нулевым разглашением, позволяет пакетировать транзакции вне блокчейна, фиксируя только доказательство их корректности в основной цепи и существенно снижая нагрузку.

Этот подход решает проблему масштабируемости Ethereum, увеличивая скорость обработки в тысячи раз и резко снижая комиссии — важно для DeFi и NFT-приложений с высокой частотой транзакций.

Преимущество 3: Суверенитет данных

Интерес к персональному управлению данными растет. Доказательства с нулевым разглашением позволяют пользователям управлять своими идентификаторами и данными вне центральных органов.

Это снижает риск утечек и обеспечивает реальный суверенитет данных. Децентрализованные системы идентификации (DID), построенные на доказательствах с нулевым разглашением, дают пользователям полный контроль над информацией.

Например, пользователь может доказать, что ему больше 18 лет, не раскрывая дату рождения — предоставляя только минимальные данные для доступа и максимизируя защиту приватности.

Недостатки доказательств с нулевым разглашением

Несмотря на преимущества, внедрение и эксплуатация доказательств с нулевым разглашением сопряжены с определенными трудностями.

Недостаток 1: Высокие вычислительные затраты

Доказательства с нулевым разглашением основаны на сложных криптографических вычислениях с секретными данными, что увеличивает затраты по сравнению со стандартными транзакциями.

Большие объемы данных увеличивают размер доказательств, повышая требования к хранению и пропускной способности — это проблема для мобильных устройств и IoT.

ZK-STARKs, например, генерируют доказательства быстрее, чем ZK-SNARKs, но их размер может быть в десятки или сотни раз больше, что ограничивает применение на устройствах с малым объемом памяти.

Ведутся исследования по уменьшению размера доказательств и повышению эффективности, что позволяет постепенно решать эти задачи.

Недостаток 2: Уязвимость к квантовым вычислениям

Многие современные доказательства с нулевым разглашением используют криптографию на эллиптических кривых, которую квантовые компьютеры могут взломать.

Квантовые компьютеры хорошо справляются с определенными вычислениями и угрожают традиционным криптографическим методам. ZK-SNARKs считаются уязвимыми для квантовых атак.

ZK-STARKs, напротив, защищены от квантовых атак и привлекают внимание как долгосрочное решение. Разработка и внедрение квантово-устойчивых доказательств с нулевым разглашением становится все более важной задачей.

Реальные применения доказательств с нулевым разглашением

Доказательства с нулевым разглашением уже используются во многих проектах. Ниже приведены два показательных примера:

Пример 1: Aztec Connect

Aztec Connect — решение на основе ZK-SNARKs для анонимных транзакций в Ethereum. Оно обеспечивает пользователям, ценящим приватность, безопасный и удобный способ анонимных переводов.

Через кошелек Aztec Connect пользователи могут анонимно отправлять и получать токены ERC-20. Отправитель, получатель и сумма остаются конфиденциальными, а в блокчейне фиксируется только доказательство корректности.

Aztec Connect сочетает высокий уровень безопасности с удобством использования, позволяя любому совершать анонимные транзакции. Решение интегрируется с DeFi-протоколами, предоставляя приватный доступ к децентрализованным финансовым сервисам.

Это оптимальный выбор для пользователей и компаний, для которых приватность — приоритет.

Пример 2: Polygon zkEVM

Polygon zkEVM — layer-2 решение, использующее ZK-SNARKs для масштабирования сети Polygon. Это один из ведущих подходов к решению проблем Ethereum.

zkEVM полностью совместим с Ethereum Virtual Machine, позволяя разработчикам легко переносить смарт-контракты и масштабировать DApps с минимальными изменениями.

zkEVM обеспечивает обработку транзакций в тысячи раз быстрее, чем основной блокчейн Ethereum. Пакетная обработка и подтверждение с помощью доказательств с нулевым разглашением резко снижают нагрузку на основную цепь.

Комиссии за транзакции также значительно ниже — иногда составляют лишь малую долю от затрат в основной цепи, что приносит пользователям значительные экономические выгоды.

Polygon zkEVM применяется в DeFi, NFT, игровой индустрии и других сферах, способствуя развитию экосистемы Ethereum.

Заключение: доказательства с нулевым разглашением готовы к массовому внедрению

В статье рассмотрены основы, механизмы, преимущества, недостатки и реальные применения доказательств с нулевым разглашением — технологии, набирающей популярность в Web3. Доказательства с нулевым разглашением позволяют подтверждать истинность без раскрытия секретов.

Они обеспечивают приватность, масштабируемость и суверенитет данных — возможности, ранее труднодоступные для блокчейна. Остаются вызовы — высокие вычислительные затраты и потенциальные квантовые угрозы — но технический прогресс постепенно решает эти проблемы.

Доказательства с нулевым разглашением уже применяются для анонимных транзакций и layer-2 решений, а также активно внедряются в финансы, здравоохранение, логистику, цифровую идентификацию и другие области, где приватность критична.

Как фундаментальная технология для Web3, доказательства с нулевым разглашением готовы к широкому распространению. Обеспечивая приватность и прозрачность, они создают условия для более безопасного и эффективного цифрового общества. Их развитие — один из главных векторов прогресса блокчейна.

FAQ

Что такое доказательство с нулевым разглашением? Объясните базовую концепцию.

Доказательство с нулевым разглашением — криптографический метод, позволяющий доказать истинность утверждения без раскрытия секрета. Доказатель убеждает проверяющего в корректности конфиденциальных данных, не раскрывая их. В блокчейне технология усиливает приватность и безопасность.

Как работают доказательства с нулевым разглашением?

Доказательства с нулевым разглашением позволяют доказателю подтвердить наличие определенной информации без ее раскрытия. Доказатель демонстрирует проверяющему владение необходимыми данными, подтверждая подлинность и сохраняя приватность.

Как применяются доказательства с нулевым разглашением в Web3 и блокчейне?

Доказательства с нулевым разглашением подтверждают легитимность транзакций и защищают приватность. Они обеспечивают аутентификацию без раскрытия персональных данных, широко используются для финансовых транзакций и обмена данными. Технология также способствует масштабируемости, становясь центральной для Web3.

Чем доказательства с нулевым разглашением отличаются от традиционной криптографии?

Доказательства с нулевым разглашением позволяют подтвердить корректность утверждения без раскрытия секретов. В отличие от обычной криптографии, где защита достигается шифрованием, доказательства с нулевым разглашением обеспечивают валидацию при полной сохранности приватности.

Каковы преимущества и недостатки доказательств с нулевым разглашением?

Преимущества: проверка без раскрытия данных, повышение приватности и безопасности. Недостатки: высокие вычислительные затраты и сложность внедрения.

Как доказательства с нулевым разглашением повышают защиту приватности?

Доказательства с нулевым разглашением позволяют подтвердить подлинность данных без раскрытия персональной информации. Технология обеспечивает точность при сохранении приватности, предотвращая утечку чувствительных данных в финансах, медицине и других конфиденциальных сферах.

Какие блокчейн-проекты используют доказательства с нулевым разглашением?

К ведущим проектам относятся Zcash, Starknet, zkSync и Polygon Hermez. Эти решения развивают приватность и масштабируемость и быстро распространяются в блокчейн-индустрии.