Wat zijn nulkennisbewijzen? Volledige beginnershandleiding

Wat zijn Zero-Knowledge Proofs

Zero-knowledge proofs zijn tegenwoordig een van de meer abstracte en fascinerende concepten in toegepaste cryptografie. Van mogelijk worden toegepast op besprekingen over nucleaire ontwapening Voor het aanbieden van anonieme en veilige transacties voor openbare blockchain-netwerken, zijn zero-knowledge proofs een duidelijk voorbeeld van cryptografische innovatie.

Wat zijn Zero-Knowledge Proofs

Achtergrond en toepassingen

Het concept van zero-knowledge proofs werd voor het eerst geïntroduceerd in 1985 door Shafi Goldwasser, Charles Rackoff en Silvio Micali en verscheen eigenlijk in De New York Times in 1987. Ze ontwierpen het begrip kenniscomplexiteit, een maatstaf voor de hoeveelheid kennis die nodig is om van een bewaarder naar een verificateur over te dragen om als geldig te worden beschouwd.

Uiteindelijk konden ze bewijzen dat ze, met enige interactie tussen een bewijzer en een verificateur, de hoeveelheid kennis die tussen de twee moest worden overgedragen, in wezen tot nul konden verminderen. Het probleem dat ze aan het oplossen waren, was het bewijs dat een nummer dat was kwadratisch niet-residu mod m. Hun voornaamste zorg draaide om gelekte informatie, wat inhoudt hoeveel informatie een verificateur leert tijdens het verifiëren dat een claim geldig is.

De wiskunde achter het concept is buitengewoon geavanceerd (disclaimer – ik heb geen idee hoe de wiskunde werkt, maar dat kan proberen) en hun werk leverde hen de Godel-prijs in 1993 voor vorderingen in de theoretische informatica.

Verdere ontwikkelingen zagen de creatie van nulkennisbestendige systemen voor de grafiek kleurprobleem en dat alles wat kan worden bewezen met een interactief bewijssysteem, kan worden bewezen zonder kennis. Het bouwen van zero-knowledge proofs via internetprotocollen was een grotere uitdaging en vereiste de ontwikkeling van getuige-niet te onderscheiden bewijsprotocollen. Nu duwt hun integratie in gedecentraliseerde netwerken hun toepassing nog verder.

Niet-interactieve nulkennisbewijzen werden uiteindelijk uitgevonden en hier wordt de interactie tussen de bewijzer en de verificateur verwijderd. In plaats daarvan is een gemeenschappelijke referentiestring die wordt gedeeld tussen de bewaker en de verificateur alles wat nodig is om computationele nulkennis te bereiken. Dit soort wiskundige en computationele aannames zijn de reden waarom nulkennisbewijzen gewoonlijk ‘cryptomagie’ worden genoemd, die zelfs vanuit een abstract perspectief buitengewoon moeilijk te begrijpen zijn.

ZK-Snarks-gids

Lezen: Wat is zk-SNARKs? Een inleiding tot dit privacyprotocol

Met betrekking tot cryptocurrencies kunnen ook niet-interactieve nulkennisbewijzen worden verkregen in de Willekeurig Oracle-model de … gebruiken Fiat-Shamir-heuristiek. Dit geïntroduceerd het concept van zk-SNARKs, die de basis heeft gevormd voor anonimiteit binnen de Zcash-cryptocurrency. Vervolgens werden bulletproofs geïntroduceerd door de Stanford Applied Cryptography-groep als korte niet-interactieve nulkennisbewijzen die de noodzaak voor de controversiële vertrouwde setup binnen Zcash en andere protocollen met behulp van zk-SNARKs. Tenslotte, zk-STARKs zijn eerder dit jaar gemaakt en hebben ook de behoefte aan een vertrouwde installatie geëlimineerd.

Toepassingen

Zero-knowledge proofs hebben een breed scala aan toepassingen vanwege hun unieke karakter. Ze zijn bijzonder effectief in veilige communicatie, authenticatie en privacy.

De toepassing die relevant is voor cryptocurrencies, is anonimiteit in transacties. Platforms die een of andere vorm van zero-knowledge proofs gebruiken, zijn onder meer ZCash, Monero, PIVX en Zerocoin. Belangrijk is dat deze cryptocurrencies zero-knowledge proofs gebruiken om de details van transacties op openbare blockchain-netwerken te verdoezelen. Deze details omvatten de afzender, ontvanger en het overgemaakte bedrag.

Privacy Cryptocurrencies

Lezen: privacymunten: beginnershandleiding voor anonieme cryptocurrencies

Het gebruik van zero-knowledge proofs in een gedecentraliseerd openbaar netwerk waar waarde wordt overgedragen, is een baanbrekende vooruitgang. De mogelijkheid om netwerktransacties via een openbaar netwerk volledig te anonimiseren, is een ongelooflijke prestatie die niet over het hoofd mag worden gezien.

Een andere prominente toepassing van de technologie is in authenticatiesystemen. EEN zero-knowledge proof of knowledge kan worden gebruikt om geheime informatie zoals een wachtwoord te bewijzen zonder het wachtwoord daadwerkelijk te onthullen. Bewijzen zonder kennis zijn doorgaans te omslachtig voor het nut met alleen wachtwoorden, maar uiteindelijk kan dit erg handig zijn voor het beschermen van gebruikerswachtwoorden op internet..

Zero-knowledge proofs kunnen ook worden toegepast bij identiteitsverificatie. Voor het gemak heeft u voor toegang tot een hoogbeveiligde faciliteit een pincode of een geverifieerde identiteitskaart nodig om toegang te krijgen via een deur. Het authenticatieonderdeel van de deur vertegenwoordigt een beveiligingslek omdat het mogelijk kan worden gemanipuleerd om de toegangspincode te leren. Met behulp van een nulkennisbewijs zou de component een nummer kunnen bevatten n zonder zijn ontbinding.

Geautoriseerde gebruikers krijgen de oplossing voor dit specifieke probleeminstantie en ze kunnen aan de authenticatiecomponent bewijzen dat ze de oplossing kennen zonder daadwerkelijk iets specifieks voor de oplossing in te voeren in de authenticatiecomponent. Daarom zal het manipuleren van de authenticatiecomponent om de pincode te vinden niet werken, aangezien de pincode niet daadwerkelijk wordt opgeslagen (oplossing).

Hoe ze werken

Een nulkennisbewijs is waar een prover (Alice) kan bewijzen dat ze informatie kent X naar een verificateur (Bob) zonder enige andere informatie aan Bob te verstrekken, behalve het feit dat ze het weet X.

Een nulkennisbewijs moet per definitie voldoen aan de volgende drie eigenschappen:

  • Completen
  • Soundnes
  • Geen kennis

Volledigheid is de kans groot dat als Alice de waarheid spreekt, Bob er uiteindelijk van overtuigd zal zijn dat ze de waarheid spreekt.

Degelijkheid is het feit dat Alice dat kan enkel en alleen overtuig Bob als ze de waarheid spreekt.

Geen kennis is dat Bob niet leert iets over de geheime kennis van Alice (oplossing).

De complexiteit van nulkennisbewijzen resulteert erin dat ze doorgaans worden beschreven met abstracte voorbeelden. Er zijn er verschillende beschikbaar, waaronder de Ali Baba-grot, Two Balls and the Colour Blind Friend en The Telecom Giant. Ze doen allemaal goed werk bij het verduidelijken van het concept van nulkennisbewijzen, maar laten we ons concentreren op de eerste, de Ali Baba-grot..

Het verhaal komt uit een artikel met de titel “Hoe u Zero-Knowledge-bewijzen aan uw kinderen kunt uitleggen”Door Jean-Jacques Quisquater en gaat over het algemeen als volgt:

Een enigszins aangepast en nuttiger voorbeeld kan worden gebruikt met Alice en Bob.

Alice ontdekt de geheime zin om een ​​geheime deur in een vreemde grot te openen. De grot heeft de vorm van een ring met de geheime deur die de verbindingspaden aan het einde blokkeert. Bob wil het geheime woord weten, maar Alice zal het hem niet onthullen.

Om de situatie op te lossen benoemen ze de twee paden A en B. Alice neemt een pad terwijl Bob buiten wacht en kan niet zien welk pad ze kiest. Bob gaat de grot binnen en roept naar welk pad hij wil dat Alice terugkeert. Omdat Alice de geheime zin voor de deur heeft, kan ze via beide paden terugkeren en gemakkelijk terugkeren op het pad dat Bob roept. Ze hoeft de geheime zin ook niet te onthullen om dit te doen.

Als Alice het geheime woord niet kent, heeft ze 50 procent kans om terug te keren op het gewenste pad. Bij voortdurende pogingen zou de kans echter groot zijn dat ze op Bob’s verzoek zou kunnen anticiperen.

Omdat ze de geheime zin heeft, toont haar vermogen om terug te keren op het gewenste pad consequent aan Bob (met een zeer grote waarschijnlijkheid) aan dat ze de geheime zin kent. Voor externe waarnemers kunnen ze Alice niet in de grot zien vanwege zijn vorm, dus ze zouden Alice alleen op het juiste pad zien terugkeren. Dit maakt in feite de hele interactie tussen Alice en Bob anoniem.

Zero-Knowledge-bewijzen zullen worden toegepast waar ze ook nuttig zijn, terwijl ze zich blijven ontwikkelen. De onderliggende technologie is misschien buitengewoon complex, maar hun potentieel voor privacy, authenticiteit en veiligheid kan niet genoeg worden benadrukt.

Het gebruik van zero-knowledge proofs in cryptocurrencies stimuleert de innovatie van de technologie nog verder. Als u op zoek bent naar een meer technische storing of praktijkvoorbeelden vanuit een technisch perspectief, biedt Matthew Green een uitstekend analyse van de technologie met enkele coole gedachte-experimenten.

Conclusie

Zero-knowledge proofs nemen terecht hun plaats in als een van de meest gecompliceerde en unieke technologieën die in blockchain-netwerken worden gebruikt. Hun implicaties zijn vooruitstrevend en hebben zelfs de bewondering van Google’s mede-oprichter Sergey Brin.

De toepassing van zero-knowledge proofs in cryptocurrencies zal het voortouw blijven nemen bij het onthullen van een van de meest opwindende en anonieme technologieën die vandaag beschikbaar zijn.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me