Vad är nollkunskapsbevis? Komplett nybörjarguide

Vad är nollkännedom

Nollkunskapsbevis är ett av de mer abstrakta och fascinerande begreppen i tillämpad kryptografi idag. Från att eventuellt tillämpas på samtal om kärnvapennedrustning för att tillhandahålla anonyma och säkra transaktioner för offentliga blockchain-nätverk är bevis på noll kunskap ett djupt exempel på kryptografisk innovation.

Vad är nollkännedom

Bakgrund och applikationer

Begreppet bevis på nollkunskap infördes först 1985 av Shafi Goldwasser, Charles Rackoff och Silvio Micali och verkade faktiskt i The New York Times 1987. De utformade begreppet kunskapskomplexitet, ett mått för hur mycket kunskap som behövs för att överföra från en bevisare till en verifierare för att den ska anses giltig.

Så småningom kunde de bevisa att de med en viss interaktion mellan en bevisare och en verifierare i huvudsak kunde minska mängden kunskap som behövde förmedlas mellan de två till noll. Problemet som de löste var att bevisa att ett nummer var kvadratisk icke-rest mod m. Deras främsta oro var centrerad informationsläckage, vilket betyder hur mycket information en verifierare får lära sig under verifieringen av att ett anspråk är giltigt.

Matematiken bakom konceptet är exceptionellt sofistikerad (ansvarsfriskrivning – jag har ingen aning om hur matematiken fungerar, men du kan Prova) och deras arbete vann dem Godelpriset 1993 för framsteg inom teoretisk datavetenskap.

Vid vidareutvecklingen sågs skapandet av nollkännedomsäkra system för graf färg problem och att allt som kan bevisas med ett interaktivt bevis system kan bevisas med ingen kunskap. Att bygga nollkunskapsbevis över Internetprotokoll var mer utmanande och krävde utveckling av bevis som inte kan skiljas från bevis. Nu driver deras integration i decentraliserade nätverk deras applikation ytterligare.

Icke-interaktiva nollkunskapsbevis uppfanns så småningom och är där interaktionen mellan bevisning och verifierare tas bort. Istället är en gemensam referenssträng som delas mellan provaren och verifieraren allt som behövs för att uppnå beräkningsfri nollkunskap. Dessa typer av matematiska och beräkningsantaganden är anledningen till att nollkunskapsbevis ofta kallas “kryptomagi”, som är mycket svåra att förstå även ur ett abstrakt perspektiv..

ZK-Snarks Guide

Läs: Vad är zk-SNARKs? En introduktion till detta integritetsprotokoll

När det gäller kryptovalutor kan icke-interaktiva bevis utan nollkunskap också erhållas i Slumpmässig Oracle-modell använda Fiat-Shamir heuristiska. Detta infördes konceptet av zk-SNARKs, som har bildat grunden för anonymitet inom Zcash-kryptovalutan. Därefter introducerades kulskydd av Stanford Applied Cryptography-gruppen som korta icke-interaktiva nollkunskapsbevis som tog bort behovet av det kontroversiella betrodda inställningar inom Zcash och andra protokoll som använder zk-SNARK. Till sist, zk-STARKs skapades tidigare i år och eliminerade också behovet av en betrodd installation.

Applikationer

Nollkunskapssäkerhet har ett stort antal applikationer på grund av sin unika natur. De är särskilt effektiva för säker kommunikation, autentisering och integritet.

Den applikation som är relevant för kryptovalutor är anonymitet i transaktioner. Plattformar som använder någon form av nollkunskapssäkerhet inkluderar ZCash, Monero, PIVX och Zerocoin. Viktigt är att dessa kryptovalutor använder bevis för noll kunskap för att fördunkla detaljerna i transaktioner i offentliga blockchain-nätverk. Dessa uppgifter inkluderar avsändaren, mottagaren och det överförda beloppet.

Sekretess-kryptovalutor

Läs: Sekretessmynt: Nybörjarguide för anonyma kryptovalutor

Användningen av nollkunskapsbevis i ett decentraliserat offentligt nätverk där värdeöverförda är en banbrytande utveckling. Förmågan att helt anonymisera nätverkstransaktioner över ett offentligt nätverk är en otrolig bedrift som inte bör förbises.

En annan framträdande tillämpning av tekniken är autentiseringssystem. A noll-kunskap bevis på kunskap kan användas för att bevisa hemlig information som ett lösenord utan att lösenordet faktiskt avslöjas. Nollkännedomsbevis är vanligtvis för besvärliga för användbarhet med bara lösenord, men så småningom kan detta vara mycket användbart för att skydda användarlösenord över Internet.

Nollkunskapsbevis kan också användas vid identitetsverifiering. För enkelhetens skull behöver du antingen ett PIN-nummer eller ett autentiserat identitetskort för att komma åt en dörr för att få tillgång till en högsäkerhetsanläggning. Den autentiserande komponenten i dörren representerar ett säkerhetshål eftersom det potentiellt kan manipuleras för att lära sig åtkomst-PIN. Med hjälp av ett nollkunskapssäkert kan komponenten innehålla ett nummer n utan dess faktorisering.

Auktoriserade användare skulle få lösningen på just denna probleminstans, och de kan bevisa för den autentiserande komponenten att de känner till lösningen utan att faktiskt ange något specifikt för lösningen i den autentiserande komponenten. Att manipulera den autentiserande komponenten för att hitta PIN-koden fungerar därför inte eftersom den faktiskt inte lagrar PIN-koden (lösning).

Hur de fungerar

Ett bevis på noll kunskap är där en bevisare (Alice) kan bevisa att hon känner till information x till en verifierare (Bob) utan att meddela någon annan information till Bob än det hon vet x.

Per definition måste ett nollkännande bevis uppfylla följande tre egenskaper:

  • Kompletterar
  • Soundnes
  • Nollkunskap

Fullständighet är den höga probabilistiska chansen att om Alice talar sanningen kommer Bob så småningom att bli övertygad om att hon talar sanningen.

Sundhet är det faktum att Alice kan endast övertyga Bob om hon talar sanningen.

Nollkunskap är att Bob inte lär sig något om Alice hemliga kunskap (lösning).

Komplexiteten hos bevis med noll kunskap leder till att de typiskt beskrivs med abstrakta exempel. Flera finns tillgängliga, inklusive Ali Baba Cave, Two Balls and the Color Blind Friend och The Telecom Giant. Alla gör ett bra jobb med att belysa begreppet nollkännedom, men låt oss fokusera på den första, Ali Baba Cave.

Berättelsen kommer från en uppsats med titeln ”Hur man förklarar nollkunskapsbevis för dina barn”Av Jean-Jacques Quisquater och går i allmänhet enligt följande:

Ett lite justerat och mer användbart exempel kan användas med Alice och Bob.

Alice upptäcker den hemliga frasen för att öppna en hemlig dörr i en konstig grotta. Grottan är formad som en ring med den hemliga dörren som blockerar vägarna från att ansluta i slutet. Bob vill veta det hemliga ordet, men Alice kommer inte att avslöja det för honom.

För att lösa situationen märker de de två vägarna A och B. Alice tar en väg medan Bob väntar utanför och kan inte se vilken väg hon väljer. Bob går in i grottan och ropar vilken väg han vill att Alice ska återvända på. Eftersom Alice har den hemliga frasen till dörren kan hon återvända på endera vägen och lätt återvända på den väg som Bob ropar. Hon behöver inte avslöja den hemliga frasen för att göra det.

Om Alice inte känner till det hemliga ordet har hon 50 procents chans att återvända på önskad väg. Under kontinuerliga försök skulle dock oddsen för att hon skulle kunna förutse Bobs begäran vara försumbar.

Eftersom hon har den hemliga frasen visar hennes förmåga att återvända på önskad väg konsekvent för Bob (med extremt hög sannolikhet) att hon känner till den hemliga frasen. För observatörer från tredje part kan de inte se Alice i grottan på grund av dess form så de skulle bara se Alice återvända på rätt väg. Detta gör effektivt hela interaktionen mellan Alice och Bob anonym.

Nollkunskapsbevis kommer att fortsätta att tillämpas varhelst de är användbara när de fortsätter att utvecklas. Den underliggande tekniken kan vara extremt komplex, men deras potential för integritet, äkthet och säkerhet kan inte överdrivas.

Användningen av nollkännedomsbevis i kryptovalutor driver teknikens innovation ytterligare. Om du letar efter en mer teknisk uppdelning eller verkliga exempel ur ett tekniskt perspektiv, erbjuder Matthew Green ett utmärkt analys av tekniken med några coola tankeexperiment.

Slutsats

Nollkunskapsbevis tar med rätta sin plats som en av de mest komplicerade och unika teknikerna som används i blockchain-nätverk. Deras konsekvenser är framåtblickande och har till och med lockat beundran av Googles grundare Sergey Brin.

Tillämpningen av nollkännedomsbevis i kryptovalutor kommer att fortsätta leda vägen för att avslöja en av de mest spännande och anonyma teknikerna som finns idag.

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