Що таке доказательство з нульовими знаннями (ZKP)? Інноваційна технологія захисту приватності в епоху блокчейну

Девід має найкращий у світі рецепт спагетті Болоньєзе. Однак Джон не знає конкретного змісту цього рецепту і хоче переконатися, що Девід дійсно його володіє. Саме тут на допомогу приходить нульове знання (ZKP). Використовуючи цю технологію, можна підтвердити існування рецепту, не розкриваючи його деталей.

Ця технологія більше ніж просто теорія криптографії — вона швидко набирає популярності як практичний інструмент для реалізації у блокчейні, фінансах, цифровому голосуванні та інших сферах, де важлива приватність.

Основна робота нульового знання: розуміння через 3 етапи

Механізм роботи нульового знання складається з п’яти процесів.

Спочатку, доказувач (Девід) і перевіряючий (Джон) погоджуються на спільні криптографічні параметри та алгоритми. Потім, доказувач приховує деталі рецепту, але криптографічно «зобов’язується» його існування. Наступним кроком, перевіряючий ставить випадкове питання, а доказувач відповідає, базуючись на своїй комітментній інформації. Нарешті, перевіряючий перевіряє, чи відповіді узгоджуються з поставленим питанням і комітментом, підтверджуючи справжність.

Ці кроки можна повторювати багато разів, що підвищує довіру до доказу. Таким чином, нульове знання базується на циклі «комітмент — питання — відповідь».

Чому важливо застосовувати нульове знання: баланс приватності та масштабованості

Причина швидкого зростання популярності ZKP проста і суттєва. У сучасному світі одночасно існують вимоги до приватності та прозорості, які здаються протилежними.

Зокрема, великі технологічні компанії збирають дані, що підвищує потребу у збереженні анонімності користувачів і захисті даних. Водночас, цінність блокчейну — у прозорості. Нульове знання дозволяє вирішити цю суперечність, підтверджуючи справжність інформації без її розкриття. Це робить його ключовим інструментом для збереження довіри та конфіденційності одночасно.

Основні типи нульового знання: SNARKs і STARKs — у чому різниця

Існує два головних підходи до реалізації ZKP.

ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) дозволяють створювати короткі докази без взаємодії між сторонами, використовуючи еліптичні криві. Вони ефективні, але вимагають довірчого етапу налаштування.

ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) використовують хеш-функції замість еліптичних кривих. Вони не потребують довірчого налаштування і мають стійкість до квантових комп’ютерів, що робить їх перспективними для майбутнього.

Впровадження нульового знання: рішення Layer 2

Найбільш практичне застосування ZKP — це підвищення масштабованості блокчейнів. Зокрема, ZK Rollups зменшують навантаження на основний ланцюг Ethereum.

ZK Rollups агрегують багато транзакцій офчейн, створюють один криптографічний доказ (zk-SNARK) їх валідності і записують його у головний ланцюг. Це значно підвищує пропускну здатність і знижує комісії, зберігаючи при цьому безпеку.

Основні етапи роботи ZK Rollups: спочатку транзакції збираються офчейн, потім генерується доказ їх валідності, і нарешті, цей доказ підтверджується у головному ланцюгу, оновлюючи стан.

Провідні проєкти у сфері zk-rollup

Зростає кількість проєктів, що впроваджують ZKP і zk-rollup технології.

zkSync — проєкт для масштабування Ethereum, що значно прискорює транзакції і знижує їх вартість. Linea — розробка ConsenSys з zkEVM, що забезпечує сумісність з Ethereum і масштабованість.

Starknet — базується на zk-rollup і вирішує проблеми швидкості та вартості транзакцій. Polygon zkEVM — інтегрує zk-rollup у свою екосистему для зменшення газових витрат і підвищення швидкості.

Scroll — чистий Layer 2 для Ethereum з нативною сумісністю EVM, що робить його зручним для розробників.

Ці проєкти активно інтегрують теорію нульового знання у реальні блокчейн-системи, прагнучи до приватності, масштабованості та прозорості.