Що таке технологія нульових знань — блокчейн-інновація, що швидко розвивається у Web3-індустрії?

Докази з нульовим розголошенням знову стали актуальними завдяки поширенню блокчейну та появі Web3. Web3 — це децентралізований інтернет, який працює без централізованих органів, а докази з нульовим розголошенням визначають як одну з основних технологій цієї нової епохи. Хоча виклики конфіденційності та масштабованості залишаються невирішеними, очікується, що докази з нульовим розголошенням сприятимуть інноваціям для подолання цих проблем.

Ця стаття містить детальний огляд “доказів з нульовим розголошенням” — блокчейн-технології, яка привертає значну увагу в секторі Web3.

Що таке докази з нульовим розголошенням у блокчейні?

Блокчейни забезпечують прозорість транзакцій, але водночас стикаються із завданням захисту конфіденційності. Докази з нульовим розголошенням стають ключовою технологією для забезпечення конфіденційності користувача.

Докази з нульовим розголошенням дозволяють доводити істинність твердження без розкриття чутливої інформації. Традиційна автентифікація вимагала передачі секретів, таких як паролі або біометричні дані. Завдяки доказам з нульовим розголошенням ризик витоку конфіденційних даних істотно зменшується.

Спочатку створені для криптографії, докази з нульовим розголошенням стали значно практичнішими після впровадження в блокчейн. Вони забезпечують ефективний баланс між захистом приватності та безпекою у децентралізованих середовищах.

Основні сфери застосування доказів з нульовим розголошенням у блокчейні:

• Приватні транзакції: Докази з нульовим розголошенням дозволяють підтверджувати дійсність транзакції, залишаючи її деталі конфіденційними. Це захищає чутливі дані та підтримує прозорість у корпоративних і приватних фінансових операціях.

• Масштабованість блокчейну завдяки zkEVM: zkEVM впроваджує докази з нульовим розголошенням у Ethereum Virtual Machine (EVM). Це дозволяє здійснювати обробку транзакцій поза основним ланцюгом, значно зменшуючи навантаження на головний ланцюг, підвищуючи швидкість і знижуючи витрати.

• Децентралізоване володіння ідентифікаторами та даними: Користувачі можуть безпечно керувати своїми ідентифікаторами й даними незалежно від централізованих органів. Це важливо для захисту приватності та дає повний контроль над особистою інформацією.

Докази з нульовим розголошенням здатні змінити майбутнє блокчейну та будуть поширюватися у фінансовому секторі, медицині, управлінні ланцюгами постачання тощо.

Види доказів з нульовим розголошенням

У цьому розділі розглядаються дві основні технології доказів з нульовим розголошенням: ZK-SNARKs і ZK-STARKs. Кожна має особливі властивості та використовується відповідно до вимог застосування.

ZK-SNARKs

ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), запропоновані Гротом і Сахаєм у 2012 році, створюють надзвичайно компактні докази, як випливає з назви “Succinct”.

Основні характеристики:

• Малий розмір доказу: Докази займають від кількох сотень байтів до декількох кілобайтів, суттєво знижуючи витрати на зберігання в ланцюзі.

• Швидка перевірка: Докази перевіряються за мілісекунди, забезпечуючи валідацію транзакцій у реальному часі й покращуючи користувацький досвід.

• Висока універсальність: Докази можна генерувати для будь-яких обчислень, що робить ZK-SNARKs придатними для різноманітних застосувань.

ZK-SNARKs вимагають початкового “довіреного налаштування”. Якщо секретні параметри цього процесу не знищити належним чином, це може створити ризики для безпеки.

Ці докази оптимальні для застосувань, орієнтованих на конфіденційність — анонімні транзакції, регульований обмін даними та управління медичними записами — особливо там, де важливі малий розмір доказу й швидка перевірка.

ZK-STARKs

ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge), запропоновані Бен-Сассоном і колегами у 2018 році, не потребують довіреного налаштування — звідси “Transparent”.

Ключові характеристики:

• Швидке формування доказу: Докази створюються швидше, ніж у ZK-SNARKs — за десятки або сотні мілісекунд — ідеально для середовищ із великим обсягом транзакцій.

• Висока прозорість: Будь-хто може перевірити докази, довірене налаштування не потрібне, що знижує ризики безпеки та підвищує надійність.

• Квантова стійкість: ZK-STARKs розроблені для захисту від квантових атак, що гарантує їхню довгострокову безпеку в умовах розвитку технологій.

ZK-STARKs зазвичай мають більший розмір доказу, ніж ZK-SNARKs, що може призводити до зростання витрат на зберігання.

Вони оптимальні для застосувань, де потрібна масштабованість і прозорість, зокрема для рішень другого рівня, DAO та систем голосування, особливо при обробці великих обсягів транзакцій.

Неінтерактивні та інтерактивні докази з нульовим розголошенням

Докази з нульовим розголошенням поділяють на неінтерактивні та інтерактивні залежно від способу комунікації між доводцем і перевіряльником — це важливо для архітектури системи.

Неінтерактивні докази дозволяють доводцю самостійно згенерувати доказ, який можна повторно використовувати для кількох перевіряльників. Основні переваги:

• Висока ефективність: Відсутність обміну в реальному часі забезпечує ефективну обробку — особливо цінно для децентралізованих систем.

• Висока масштабованість: Декілька перевіряльників можуть незалежно верифікувати один доказ, що підвищує пропускну здатність системи й дає змогу обслуговувати багато користувачів одночасно.

Інтерактивні докази передбачають кілька раундів комунікації — перевіряльник надсилає випадкові запити, а доводець відповідає. Їх переваги:

• Менший розмір доказу: Інтерактивні докази можуть бути компактнішими за неінтерактивні, що важливо для середовищ із низькою пропускною здатністю.

• Низькі обчислювальні вимоги: Докази формуються швидко, що дозволяє застосування на пристроях із обмеженими ресурсами.

У блокчейні частіше використовують неінтерактивні докази з нульовим розголошенням через їхню сумісність із асинхронною архітектурою.

Ключові переваги доказів з нульовим розголошенням

Докази з нульовим розголошенням мають три основні переваги, що допомагають вирішити базові проблеми блокчейну та роблять системи більш практичними.

Перевага 1: Підвищений захист конфіденційності

У традиційних блокчейнах усі транзакції відкриті, що ускладнює збереження приватності. Докази з нульовим розголошенням підтверджують легітимність транзакцій без розкриття деталей.

Це необхідно у фінансах і медицині, де конфіденційність критична. Наприклад, медичні установи можуть безпечно керувати записами пацієнтів і розкривати лише потрібну інформацію. Бізнес може доводити дійсність транзакцій без розкриття деталей конкурентам.

Докази з нульовим розголошенням також допомагають запобігати відмиванню коштів і фінансуванню тероризму — дозволяють перевіряти легітимність операцій і виявляти підозрілі патерни, сприяючи дотриманню вимог і балансу між контролем і приватністю.

Перевага 2: Покращена масштабованість блокчейну

Масштабованість традиційно є викликом для блокчейну. Докази з нульовим розголошенням дають змогу обробляти транзакції поза ланцюгом, ефективно вирішуючи цю проблему.

zkEVM, варіант Ethereum Virtual Machine із доказами з нульовим розголошенням, дозволяє пакетну обробку транзакцій поза ланцюгом, а в основному ланцюзі зберігається лише доказ валідності — це різко знижує навантаження на головний ланцюг.

Такий підхід вирішує проблему масштабованості Ethereum, підвищуючи швидкість у тисячі разів і знижуючи комісії — що критично для DeFi та NFT із високою частотою транзакцій.

Перевага 3: Суверенітет даних

Зростає попит на персональне володіння й управління даними. Докази з нульовим розголошенням дозволяють користувачам самостійно керувати своїми ідентифікаторами й даними, не залежачи від центральних органів.

Це мінімізує ризик витоку інформації й забезпечує справжній суверенітет даних. Децентралізовані системи ідентифікації (DID), побудовані із застосуванням доказів з нульовим розголошенням, дають користувачеві повний контроль над особистою інформацією.

Наприклад, користувач може підтвердити, що йому більше 18 років, не розкриваючи дату народження — надаючи лише мінімум необхідних даних і максимізуючи захист приватності.

Недоліки доказів з нульовим розголошенням

Попри переваги, докази з нульовим розголошенням мають складнощі впровадження та експлуатації, що потребує ретельного управління.

Недолік 1: Висока обчислювальна складність

Докази з нульовим розголошенням використовують складні криптографічні алгоритми на основі секретних даних, що підвищує обчислювальні витрати порівняно зі стандартними транзакціями.

Великі обсяги інформації збільшують розмір доказу, підвищуючи вимоги до зберігання й пропускної здатності — це проблема для пристроїв із обмеженими ресурсами, зокрема мобільних і IoT-пристроїв.

ZK-STARKs, наприклад, формують докази значно швидше за ZK-SNARKs, але ті мають у десятки чи сотні разів більший розмір, що не підходить для пристроїв з обмеженим сховищем.

Постійні дослідження спрямовані на зменшення розміру доказу й підвищення ефективності, і поступово дають результати.

Недолік 2: Вразливість до квантових обчислень

Багато сучасних доказів з нульовим розголошенням базуються на криптографії з еліптичними кривими, яку потенційно можуть зламати квантові комп’ютери.

Квантові комп’ютери мають переваги у виконанні окремих обчислень і створюють загрозу для класичних криптографічних схем. ZK-SNARKs вважають особливо вразливими до квантових атак.

Натомість ZK-STARKs спроєктовані як стійкі до квантових атак і привертають більше уваги для довгострокової безпеки. Розробка та впровадження квантово-стійких технологій доказів з нульовим розголошенням ставатимуть дедалі актуальнішими.

Реальні приклади застосування доказів з нульовим розголошенням

Докази з нульовим розголошенням вже застосовуються у багатьох проєктах. Нижче наведено два найпоказовіші приклади:

Застосування 1: Aztec Connect

Aztec Connect — це рішення для приватності на основі ZK-SNARKs для анонімних транзакцій у мережі Ethereum. Воно надає користувачам, орієнтованим на конфіденційність, безпечний і зручний спосіб здійснювати анонімні транзакції.

За допомогою гаманця Aztec Connect користувачі можуть анонімно надсилати й отримувати токени ERC-20. Відправник, отримувач і сума залишаються конфіденційними, а в блокчейні фіксується лише доказ валідності.

Aztec Connect поєднує високий рівень безпеки з простотою використання, дозволяючи кожному здійснювати анонімні операції. Відбувається інтеграція з DeFi-протоколами, що дає змогу приватно користуватися децентралізованими фінансовими сервісами.

Це рішення є ключовим вибором для приватних осіб і компаній, що ставлять конфіденційність на перше місце.

Застосування 2: Polygon zkEVM

Polygon zkEVM — це рішення другого рівня, що використовує ZK-SNARKs для масштабування мережі Polygon. Це провідний підхід для подолання масштабованості Ethereum.

zkEVM повністю сумісний із Ethereum Virtual Machine, що дозволяє розробникам легко переносити існуючі смарт-контракти — DApps масштабуються з мінімальними змінами.

zkEVM забезпечує швидкість транзакцій у тисячі разів вищу, ніж у головному ланцюзі Ethereum. Пакетна обробка та валідація на основі доказів з нульовим розголошенням різко знижують навантаження на головний ланцюг.

Комісії за транзакції також значно нижчі — іноді це лише невелика частка від витрат у головному ланцюзі — що дає користувачам значні економічні переваги.

Polygon zkEVM впроваджують у DeFi, NFT, іграх та інших сферах, стимулюючи розвиток екосистеми Ethereum.

Висновок: докази з нульовим розголошенням — технологія для епохи масового впровадження

У цій статті розглянуто основи, механізми, переваги, недоліки та реальні приклади застосування доказів з нульовим розголошенням — блокчейн-технології, яка набирає обертів у Web3. Докази з нульовим розголошенням дають змогу довести істинність твердження без розкриття секретів.

Вони пропонують рішення для приватності, масштабованості та суверенітету даних, які раніше було важко реалізувати на блокчейні. Попри виклики — такі як висока обчислювальна складність і потенційна вразливість до квантових атак — постійні технічні інновації поступово розв’язують ці питання.

Докази з нульовим розголошенням уже використовують для анонімних транзакцій і рішень другого рівня, а їх впровадження зростає у фінансах, медицині, логістиці, цифровій ідентичності та інших сферах, де критично важлива приватність.

Як базова технологія епохи Web3, докази з нульовим розголошенням готові до широкого впровадження. Забезпечуючи поєднання приватності й прозорості, вони відкривають шлях до безпечного та ефективного цифрового суспільства. Їх розвиток залишається одним із ключових напрямів еволюції блокчейну.

FAQ

Що таке доказ з нульовим розголошенням? Поясніть базову концепцію.

Доказ з нульовим розголошенням — це криптографічний метод, який дозволяє підтвердити істинність твердження без розкриття секрету. Доводець переконує перевіряльника у валідності конфіденційних даних без їх розкриття. У блокчейні докази з нульовим розголошенням підвищують рівень приватності й безпеки.

Як працюють докази з нульовим розголошенням?

Докази з нульовим розголошенням дозволяють довести наявність певної інформації без її розкриття. Доводець демонструє перевіряльнику, що володіє потрібними даними, підтверджуючи автентичність і водночас зберігаючи приватність.

Як використовують докази з нульовим розголошенням у Web3 і блокчейні?

Докази з нульовим розголошенням підтверджують легітимність транзакцій і захищають приватність. Вони дають змогу автентифікувати користувачів без розкриття особистих даних і широко застосовуються для фінансових операцій і обміну даними. Також сприяють масштабуванню, що робить їх основною технологією Web3.

Чим докази з нульовим розголошенням відрізняються від традиційної криптографії?

Докази з нульовим розголошенням дають змогу перевіряти твердження без розкриття секретів. На відміну від класичної криптографії, яка захищає дані через шифрування, вони дозволяють перевірити автентичність, повністю зберігаючи приватність.

Які переваги й недоліки доказів з нульовим розголошенням?

Переваги — перевірка без розкриття даних, підвищення приватності й безпеки. Недоліки — високі обчислювальні витрати та складна реалізація.

Як докази з нульовим розголошенням підсилюють захист конфіденційності?

Докази з нульовим розголошенням дозволяють підтвердити автентичність даних без розкриття особистої інформації. Вони перевіряють достовірність і захищають приватність, запобігаючи витоку чутливих даних у фінансах, медицині та інших сферах із високими вимогами до конфіденційності.

Які блокчейн-проєкти використовують докази з нульовим розголошенням?

До провідних проєктів належать Zcash, Starknet, zkSync і Polygon Hermez. Ці рішення підвищують рівень приватності й масштабованості та швидко поширюються у блокчейн-секторі.