¿Cuántas veces has perdido valiosos minutos intentando realizar transacciones en Ethereum o gastado mucho gas ($) cuando había demasiado tráfico? Pero no temas. Existe una solución para las transacciones lentas y el alto costo del gas: la introducción de pruebas de conocimiento cero (ZKP).

Historia

El concepto de ZKP es una fascinante aplicación de la criptografía que permite a una parte demostrar a otra que una declaración es verdadera sin revelar ninguna información adicional más allá de la validez de la declaración misma.

El primer artículo que introdujo el concepto de ZKP fue publicado en 1985 por Shafi Goldwasser y Silvio Micali del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Su artículo "Cifrado probabilístico" demostró que era posible probar propiedades específicas de un número sin revelar el número en sí ni ninguna información adicional sobre él. Este hallazgo revolucionario allanó el camino para el desarrollo de ZKP como una herramienta fundamental en la criptografía moderna.

Cómo funciona (ELI5)

Concepto: probadores y verificadores

En las pruebas de conocimiento cero, los roles fundamentales son los probadores y los verificadores. Los probadores intentan convencer a los verificadores de que poseen conocimiento de un secreto en particular, sin revelar el secreto en sí. Los verificadores, a su vez, intentan verificar las afirmaciones de los probadores sin conocer el secreto. Esto se hace pidiendo a los probadores que realicen tareas que solo pueden completarse si poseen el secreto. La forma más sencilla de demostrar que sabes algo sin revelarlo se puede mostrar con el ejemplo de “¿Dónde está Wally?”, que se usa a menudo.

Tú y un amigo quieren encontrar a Wally. Sabes dónde está Wally en la imagen, pero tu amigo no te cree. ¿Cómo le demuestras a tu amigo que sabes dónde está Wally sin revelar su ubicación?

Coges un trozo de papel enorme para tapar toda la imagen y le muestras a tu amigo la imagen de Wally a través de un recorte. Puedes demostrar que conoces la ubicación de Wally, pero tu amigo no sabrá dónde se encuentra, ya que las coordenadas exactas de Wally en relación con la imagen seguirían siendo desconocidas para él.

Esta es una analogía simple de un ZKP. Cualquiera que vea a Waldo a través del agujero tiene la prueba de que Waldo existe y de que quien lo prueba sabe dónde está, sin revelar ninguna otra información.

ZKP en la cadena de bloques

Si bien la tecnología blockchain nos ha traído grandes ventajas como la transparencia, la inmutabilidad y la descentralización, las cadenas de bloques públicas actuales carecen por completo de cualquier privacidad que sería “bueno tener” en ocasiones. Sin embargo, al combinar las ZKP con la tecnología blockchain, los proyectos ahora pueden procesar más transacciones rápidamente, al mismo tiempo que mantienen los datos de los usuarios seguros y protegidos. También permite realizar cálculos complejos sin revelar ningún dato confidencial. Las ZKP brindan flexibilidad y opciones a los usuarios que desean control y libertad sobre su información. Por lo tanto, tiene sentido que, cuando se combinan, la tecnología blockchain y las ZKP tengan múltiples usos.

Los casos de uso de ZKP son:

  • ZKP aumenta la privacidad de los usuarios al evitar revelar información personal en cadenas de bloques públicas.

  • ZKP fortalece la seguridad de la información al reemplazar métodos de autenticación ineficaces. ZKP elimina muchas debilidades al permitir que los usuarios demuestren la propiedad o el acceso a los datos sin revelar información confidencial.

  • ZKP aumenta el rendimiento y la escalabilidad de la cadena de bloques. ZKP aborda algunos de los desafíos de escalabilidad asociados con la tecnología de la cadena de bloques al permitir transacciones más rápidas y seguras.

Ejemplos de proyectos líderes de blockchain basados ​​en ZK

Estos son algunos de los protocolos blockchain más populares que emplean tecnología ZK:

Almacenamiento descentralizado mediante zk-SNARK

  • Filecoin: Filecoin es la red zk-SNARK más grande implementada hasta la fecha. Filecoin usa SNARKs tanto para Proof of Replication (PoRep) como para Proof of Space-time (PoSt), que son los protocolos criptográficos centrales de los que depende la red. Filecoin ha recaudado un total de $258.2M en financiación en 7 rondas. Su última financiación fue una Oferta Inicial de Monedas de $205.8 millones. El token FIL de Filecoin se cotiza actualmente a $7 y tiene una capitalización de mercado de $2.7 mil millones. El almacenamiento de Filecoin está activo y los desarrolladores usan las API o bibliotecas para enviar datos a los ayudantes de almacenamiento. Tras bastidores, los ayudantes de almacenamiento reciben los datos y manejan los procesos subyacentes para almacenarlos de forma fiable y descentralizada.

Proyectos de privacidad

  • Aztec Network: Aztec Network es el primer ZK-rollup privado en la red Ethereum. Es un motor de privacidad que las DApps utilizan para obtener acceso a la privacidad y la escalabilidad. Aztec ha recaudado 119,1 millones de dólares en financiación en 4 rondas. Su última financiación fue de 100 millones de dólares de una ronda de Serie B liderada por A16z. Aztec Connect, que permite a los usuarios interactuar con las Dapps DeFi de Ethereum, está activo en la red principal de Ethereum. No hay token para Aztec, pero es posible un airdrop.

Paquetes acumulativos de ZK

El principal desafío que enfrenta Ethereum es la escalabilidad. Este es un tema crítico ya que limita la cantidad de personas que pueden usar la red y también encarece las transacciones debido a la alta demanda de almacenamiento en cadena y recursos computacionales.

La tecnología Rollup está ganando terreno a un ritmo rápido. Los Rollups son contratos inteligentes que reducen los requisitos de computación y almacenamiento de Ethereum para validar un bloque de transacción. Los Rollups lo hacen al agrupar un montón de transacciones en una sola; el trabajo del contrato inteligente Rollup es desensamblarlas y verificar todas esas transferencias realizadas en una sola transacción antes de que se envíe como un nuevo bloque a Ethereum. Hay dos categorías principales de Rollups L2: Rollups optimistas (OP Rollups) y Rollups de conocimiento cero (ZK-rollups).

  • Optimista: asume que las transacciones son válidas de forma predeterminada, pero necesitaría revertir las transacciones de hasta 7 días atrás si alguien puede demostrar que una transacción no era válida.

  • ZK: ejecuta cálculos fuera de la cadena y envía una prueba de validez a la cadena. Utiliza criptografía avanzada para demostrar que no hay fraude.

Existen compensaciones complejas entre los dos tipos de rollups.

Los ZK-rollups pueden aumentar en gran medida el rendimiento de las transacciones de Ethereum y, al mismo tiempo, mantener la seguridad y la descentralización. Utilizan dos contratos, el contrato principal y el contrato de verificación, y una máquina virtual fuera de la cadena para procesar lotes de transacciones y validar pruebas de conocimiento cero.

La exactitud de las pruebas de validez en los zk-rollups se puede garantizar con pruebas matemáticas sin demoras en la finalización de la transacción. Por lo tanto, muchos consideran que los zk-rollups son una posible solución final para el escalamiento de Ethereum.

  • zkSync: zkSync es una solución de privacidad y escalabilidad sin confianza para Ethereum basada en ZK Roll-up, diseñada para brindar un rendimiento de escala VISA de miles de transacciones por segundo a Ethereum mientras se mantienen los fondos tan seguros como en las cuentas L1 subyacentes y se mantiene un alto grado de resistencia a la censura. Matter Labs es la empresa detrás de zkSync. En general, Matter Labs ha recaudado $458 millones. Su última financiación fue una ronda de Serie C de $200 millones liderada por Blockchain Capital. La red de prueba pública de zkSync está actualmente activa. No hay un token zkSync, pero hay numerosos rumores de que se aproxima un airdrop.

  • Polygon ha surgido como una de las soluciones de escalado de blockchain más notables. Polygon, primero conocida como una cadena lateral de Ethereum, se ha convertido en una solución de escalado para el hogar. Polygon ha recaudado $451,5 millones en financiación en 8 rondas. Su última ronda fue una ronda de Serie D de $450 millones liderada por Sequoia Capital. El token Matic de Polygon tiene una capitalización de mercado de $11 mil millones y actualmente se cotiza a $1,22. Polygon se ha convertido en una navaja suiza para solucionar los problemas de escalabilidad de Ethereum. zkEVM de Polygon es una solución de escalabilidad descentralizada de capa 2 de Ethereum que utiliza pruebas criptográficas de conocimiento cero. Está previsto que se lance a fines de marzo y promete ofrecer ejecución de contratos inteligentes compatible con Ethereum a mayor velocidad y menor costo. Mantente atento