Jak często spędzałeś cenne minuty próbując dokonać transakcji na Ethereum lub wydałeś dużo gazu ($), gdy ruch był zbyt duży? Ale nie martw się. Istnieje rozwiązanie na powolne transakcje i wysokie koszty gazu, wprowadzając dowody zerowej wiedzy (ZKP).

Historia

Koncepcja ZKP to fascynujące zastosowanie kryptografii, które pozwala jednej stronie udowodnić drugiej stronie, że dane stwierdzenie jest prawdziwe, bez ujawniania żadnych dodatkowych informacji wykraczających poza ważność samego stwierdzenia.

Pierwszy artykuł wprowadzający koncepcję ZKP został opublikowany w 1985 r. przez Shafiego Goldwassera i Silvio Micali z Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ich artykuł „Probabilistic Encryption” wykazał, że możliwe jest udowodnienie określonych właściwości liczby bez ujawniania samej liczby ani żadnych dodatkowych informacji na jej temat. To przełomowe odkrycie utorowało drogę do rozwoju ZKP jako kluczowego narzędzia w nowoczesnej kryptografii.

Jak to działa (ELI5)

Koncepcja: osoby dowodzące i weryfikujące

W dowodach z wiedzą zerową fundamentalną rolę odgrywają dowodzący i weryfikatorzy. Dowodzący starają się przekonać weryfikatorów, że znają daną tajemnicę, nie ujawniając jej. Weryfikatorzy z kolei próbują zweryfikować twierdzenia dowodzących, nie poznając tajemnicy. Odbywa się to poprzez poproszenie dowodzących o wykonanie zadań, które mogą zostać wykonane tylko wtedy, gdy znają tajemnicę. Najprostszy sposób udowodnienia, że coś się wie, bez zdradzania tego, można zilustrować na często używanym przykładzie „Gdzie jest Wally?”.

Ty i Twój przyjaciel chcecie znaleźć Waldo. Wiesz, gdzie jest Waldo na zdjęciu, ale Twój przyjaciel Ci nie wierzy. Jak udowodnić przyjacielowi, że wiesz, gdzie jest Waldo, nie zdradzając jego lokalizacji?

Bierzesz ogromną kartkę papieru, aby zakryć cały obraz, pokazując przyjacielowi wizerunek Walda przez wycięcie. Możesz udowodnić, że znasz lokalizację Walda, ale Twój przyjaciel nie dowie się, gdzie znajduje się Waldo, ponieważ dokładne współrzędne Walda względem obrazu nadal będą dla niego nieznane.

To prosta analogia do ZKP. Każdy, kto widzi Waldo przez dziurę, ma dowód na jego istnienie i na to, że osoba dowodząca wie, gdzie on jest, nie zdradzając żadnych innych informacji.

ZKP w Blockchain

Chociaż blockchain przyniósł nam ogromne korzyści, takie jak transparentność, niezmienność i decentralizacja, obecne publiczne blockchainy są całkowicie pozbawione prywatności, co czasami byłoby „miłym dodatkiem”. Jednak dzięki połączeniu ZKP z technologią blockchain, projekty mogą teraz szybciej przetwarzać więcej transakcji, jednocześnie zapewniając bezpieczeństwo danych użytkowników. Pozwala to również na przeprowadzanie złożonych obliczeń bez ujawniania jakichkolwiek poufnych danych. ZKP zapewniają elastyczność i swobodę wyboru użytkownikom, którzy chcą kontrolować i swobodnie zarządzać swoimi informacjami. Dlatego logiczne jest, że w połączeniu blockchain i ZKP mają wiele zastosowań.

Przykłady zastosowań ZKP:

  • ZKP zwiększa prywatność użytkowników, nie ujawniając danych osobowych w publicznych blockchainach.

  • ZKP wzmacnia bezpieczeństwo informacji poprzez zastąpienie nieskutecznych metod uwierzytelniania. ZKP eliminuje wiele słabych punktów, umożliwiając użytkownikom potwierdzenie własności lub dostępu do danych bez ujawniania poufnych informacji.

  • ZKP zwiększa przepustowość i skalowalność blockchaina. ZKP rozwiązuje niektóre problemy ze skalowalnością związane z technologią blockchain, umożliwiając szybsze i bezpieczniejsze transakcje.

Przykłady wiodących projektów blockchain opartych na ZK

Oto niektóre z najpopularniejszych protokołów blockchain wykorzystujących technologię ZK:

Zdecentralizowane przechowywanie przy użyciu zk-SNARK

  • Filecoin: Filecoin jest największą wdrożoną siecią zk-SNARK do tej pory. Filecoin używa SNARK-ów zarówno do Proof of Replication (PoRep), jak i Proof of Space-time (PoSt), które są podstawowymi protokołami kryptograficznymi, od których zależy sieć. Filecoin zebrał łącznie 258,2 mln USD finansowania w 7 rundach. Ich ostatnie finansowanie to 205,8 mln USD Initial Coin Offering. Token Filecoin, FIL, jest obecnie notowany po 7 USD i ma kapitalizację rynkową wynoszącą 2,7 mld USD. Przechowywanie Filecoin jest aktywne, a programiści używają interfejsów API lub bibliotek do wysyłania danych do pomocników pamięci masowej. W tle pomocnicy pamięci masowej odbierają dane i obsługują podstawowe procesy, aby przechowywać je w niezawodny i zdecentralizowany sposób.

Projekty prywatności

  • Aztec Network: Aztec Network to pierwszy prywatny pakiet ZK-rollup w sieci Ethereum. Jest to silnik prywatności, z którego korzystają aplikacje zdecentralizowane (DApps), aby uzyskać dostęp do prywatności i skalowalności. Aztec pozyskał 119,1 mln USD finansowania w 4 rundach. Ostatnie finansowanie wyniosło 100 mln USD w rundzie serii B, której przewodził A16z. Aztec Connect, który umożliwia użytkownikom interakcję z aplikacjami zdecentralizowanymi (Dapps) Ethereum DeFi, jest już dostępny w sieci głównej Ethereum. Aztec nie posiada tokena, ale możliwy jest zrzut.

Zk-rollupy

Głównym wyzwaniem stojącym przed Ethereum jest skalowalność. Jest to kluczowa kwestia, ponieważ ogranicza liczbę osób mogących korzystać z sieci, a także podnosi koszty transakcji ze względu na wysokie zapotrzebowanie na pamięć masową i zasoby obliczeniowe w łańcuchu bloków.

Technologia rollupów zyskuje na popularności w szybkim tempie. Rollupy to inteligentne kontrakty, które zmniejszają wymagania Ethereum dotyczące mocy obliczeniowej i pamięci masowej w celu walidacji bloku transakcji. Rollupy robią to poprzez zwijanie wielu transakcji w jedną; zadaniem inteligentnego kontraktu rollup jest ich rozmontowanie i weryfikacja wszystkich transferów zawartych w jednej transakcji przed wysłaniem jej jako nowego bloku do Ethereum. Istnieją dwie główne kategorie rollupów L2 – rollupy optymistyczne (OP Rollup) i rollupy z zerową wiedzą (ZK Rollup).

  • Optymistyczny – zakłada, że transakcje są domyślnie prawidłowe, ale konieczne jest wycofanie transakcji nawet z 7 dni wstecz, jeśli ktoś może udowodnić, że transakcja nie była prawidłowa.

  • ZK – wykonuje obliczenia poza łańcuchem i przesyła dowód poprawności do łańcucha. Wykorzystuje zaawansowaną kryptografię, aby udowodnić brak oszustwa.

Istnieją złożone kompromisy między tymi dwoma rodzajami pakietów zbiorczych.

ZK-rollupy mogą znacznie zwiększyć przepustowość transakcji Ethereum, zachowując jednocześnie bezpieczeństwo i decentralizację. Wykorzystują one dwa kontrakty – główny i weryfikacyjny – oraz maszynę wirtualną poza łańcuchem do przetwarzania partii transakcji i walidacji dowodów zerowej wiedzy.

Poprawność dowodów ważności w zk-rollupach można zagwarantować za pomocą dowodu matematycznego, bez opóźnień w finalizacji transakcji. Dlatego też zk-rollupy są przez wielu postrzegane jako potencjalne rozwiązanie problemu skalowalności Ethereum.

  • zkSync: zkSync to rozwiązanie zapewniające skalowanie i prywatność bez konieczności zaufania dla Ethereum, oparte na technologii ZK Roll-up, zaprojektowane w celu zapewnienia przepustowości tysięcy transakcji na sekundę na poziomie VISA dla Ethereum, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa środków na poziomie kont L1 i wysokiej odporności na cenzurę. Za zkSync stoi firma Matter Labs. Matter Labs pozyskało łącznie 458 milionów dolarów. Ich ostatnie finansowanie to runda C o wartości 200 milionów dolarów, której przewodził Blockchain Capital. Publiczna sieć testowa zkSync jest obecnie uruchomiona. Token zkSync nie jest jeszcze dostępny, ale krążą liczne pogłoski o planowanym airdropie.

  • Polygon stał się jednym z najbardziej znanych rozwiązań skalowania blockchain. Polygon, pierwotnie znany jako Ethereum Sidechain, rozwinął się w rozwiązanie skalowania gospodarstwa domowego. Polygon pozyskał 451,5 mln USD finansowania w 8 rundach. Ich ostatnia runda to runda serii D o wartości 450 milionów USD prowadzona przez Sequoia Capital. Token Polygon Matic ma kapitalizację rynkową w wysokości 11 miliardów USD i jest obecnie notowany po 1,22 USD. Polygon stał się scyzorykiem szwajcarskim do rozwiązywania problemów ze skalowalnością Ethereum. zkEVM firmy Polygon to zdecentralizowane rozwiązanie skalowalności warstwy 2 Ethereum, które wykorzystuje kryptograficzne dowody zerowej wiedzy. Jego uruchomienie planowane jest na koniec marca tego roku i obiecuje zaoferować zgodne z Ethereum wykonywanie inteligentnych kontraktów z większą prędkością i niższymi kosztami. Bądź na bieżąco