Dowody zerowej wiedzy: rewolucja w zakresie prywatności i bezpieczeństwa

W dzisiejszych czasach prywatność i bezpieczeństwo są ważnymi kwestiami zarówno dla osób prywatnych, jak i firm. Za każdym razem, gdy wykonujecie czynności takie jak operacje bankowe lub korzystacie z blockchain, chcecie mieć pewność, że system jest bezpieczny i nie musicie udostępniać swoich danych.

W tym miejscu pojawiają się dowody zerowej wiedzy. To rewolucyjna koncepcja. Pomyśl o tym w ten sposób: co by było, gdybyś musiał udowodnić, że znasz hasło lub posiadasz identyfikator, nie pokazując ich?

Zwykle systemy wymagają od ciebie udostępnienia informacji, co oczywiście nie jest idealnym rozwiązaniem. Prosi się to po prostu o kłopoty, takie jak naruszenia bezpieczeństwa danych i problemy z prywatnością. Dzięki Zero Knowledge Proofs nie działa to w ten sposób.

Dowody zerowej wiedzy rozwiązują problem, który od dawna nas dręczy. Zasadniczo pozwalają one komuś wykazać, że coś jest prawdą, bez ujawniania tego, co się za tym kryje. Ma to kilka istotnych konsekwencji.

Od walut cyfrowych po potwierdzanie tożsamości – dowody zerowej wiedzy zmieniają sposób, w jaki myślimy o bezpieczeństwie w Internecie. To ważna sprawa, która znajduje zastosowanie w wielu różnych obszarach, a jej celem jest zwiększenie bezpieczeństwa naszych danych osobowych.

W naszym cyfrowym życiu kształtuje się nowy sposób budowania zaufania, a wszystko to dzięki przełomowi w kryptografii.

Podstawowa definicja

Zasadniczo jest to sposób, w jaki ktoś – nazwijmy go dowodzącym – przekonuje inną osobę (weryfikatora), że posiada wiedzę lub tajemnicę, nie ujawniając żadnych szczegółów na ten temat.

Pomyśl o tym w ten sposób: wyobraź sobie, że rozwiązałeś skomplikowaną zagadkę i chcesz udowodnić komuś, że znasz rozwiązanie, ale nie chcesz zdradzać, w jaki sposób to zrobiłeś. Zasadniczo tak właśnie działa dowód wiedzy zerowej.

W świecie blockchain i prywatności istnieje koncepcja, która pomaga weryfikować dane bez ujawniania poufnych informacji. Umożliwiają to dowody zerowej wiedzy. Opierają się one na trzech zasadach, które zapewniają równowagę między bezpieczeństwem a praktycznością:

Kompletność

Jedną z tych zasad jest kompletność. Potraktuj ją jak punkt kontrolny: gdy transakcja jest legalna, uruchamia się kompletność i potwierdza jej ważność, umożliwiając osobie dokonującej transakcji kontynuowanie jej bez przeszkód.

Osoba sprawdzająca ma ostateczny wpływ na to, czy osoba składająca wniosek otrzyma informacje potrzebne do sfinalizowania transakcji.

Poprawność

Jeśli chodzi o wiarygodność, kluczową kwestią jest upewnienie się, że transakcje są prawidłowe i nie wiążą się z oszustwem. Oznacza to po prostu, że jeśli coś w transakcji jest nie tak, a twierdzenie jest nieprawdziwe, nie ma możliwości, aby przekonać weryfikatora, bez względu na wszystko.

Gdy weryfikator ma do czynienia z taką sytuacją, nie może wyrazić zgody na prośbę weryfikatora ani zatwierdzić jego twierdzeń.

Zero-Knowledge

W konfiguracji zerowej wiedzy weryfikator może jedynie sprawdzić, czy dane stwierdzenie jest prawdziwe, czy fałszywe. Nic więcej. Wszystkie inne poufne informacje dotyczące osób zaangażowanych pozostają niejawne przez cały proces.

Architektura stojąca za dowodami zerowej wiedzy jest dość szeroka i obejmuje projekt, zasady oraz różne elementy, które współdziałają, aby dowody zerowej wiedzy stały się rzeczywistością we wszelkiego rodzaju zastosowaniach.

System składa się z kilku kluczowych elementów, które współpracują ze sobą, aby zapewnić bezpieczeństwo, wydajność i prywatność interakcji:

Podstawowe komponenty

W swej istocie architektura dowodu zerowej wiedzy składa się z kilku elementów:

• Prover: strona próbująca wykazać prawdziwość twierdzenia bez ujawniania żadnych poufnych informacji
• Weryfikator: strona sprawdzająca oświadczenie, zachowując pełną poufność
• Oświadczenie: Twierdzenie, które należy udowodnić, sformułowane w sposób ułatwiający weryfikację
• Obwód lub protokół: proces matematyczny używany do kodowania twierdzenia i tworzenia dowodu
• Wspólny ciąg referencyjny: losowo udostępniane parametry między dwiema stronami, które pomagają stworzyć dowód i potwierdzić jego ważność

Kluczowe procesy

• Generowanie dowodów: Wykorzystanie kryptografii do stworzenia przekonującego i zwięzłego dowodu, bez ujawniania żadnych poufnych informacji
• Weryfikacja: proces sprawdzania, czy dowód jest prawdziwy i wiarygodny

Istnieje kilka sposobów wykorzystania dowodów zerowej wiedzy w technologii blockchain. Zasadniczo są to protokoły kryptograficzne, które pomagają chronić dane osobowe użytkowników i umożliwiają systemom obsługę dużego ruchu.

Transakcje prywatne

Jednym z najważniejszych zastosowań technologii blockchain jest umożliwianie transakcji prywatnych. Na przykład dowody zerowej wiedzy (ZKPs) pozwalają potwierdzić ważność transakcji bez ujawniania kluczowych szczegółów, takich jak:

• Tożsamość nadawcy i odbiorcy
• Kwota przelewu

Ten poziom dyskrecji ma kluczowe znaczenie dla kryptowalut, które priorytetowo traktują anonimowość użytkowników. Staje się on również kluczowym czynnikiem w rozwiązaniach opartych na Ethereum, takich jak zk-rollupy, gdzie pomaga zachować poufność transakcji.

ZK Rollups dla skalowalności

Jeśli chodzi o obsługę dużej liczby transakcji, jednym z rozwiązań jest użycie czegoś, co nazywa się ZK Rollups. ZK Rollups opierają się na dowodach zerowej wiedzy (Zero Knowledge Proofs).

To podejście działa w następujący sposób:

• Przetwarzanie transakcji poza głównym łańcuchem
• Łączenie ich razem
• Potwierdź ich legalność za pomocą jednego dowodu w głównym łańcuchu

Jeśli chodzi o potwierdzanie swojej tożsamości, istnieje rewolucyjny sposób, aby to zrobić. Dzięki Zero Knowledge Proofs ludzie mogą wykazać, że pewne informacje na swój temat są prawdziwe – na przykład wiek, miejsce pochodzenia lub zawód – bez konieczności ujawniania wielu danych osobowych, które woleliby zachować dla siebie.

Systemy tożsamości chroniące prywatność

Dowody zerowej wiedzy doskonale nadają się do tworzenia systemów tożsamości, które priorytetowo traktują prywatność użytkowników, szczególnie w przypadku tożsamości cyfrowych. Dzięki temu świetnie sprawdzają się w takich zastosowaniach, jak:

• logowanie do Web3
• Procesy „poznaj swojego klienta” (KYC)
• Kontrola dostępu do obszarów o ograniczonym dostępie

Bezpieczne uwierzytelnianie i logowanie bez hasła

Jeśli chodzi o bezpieczne uwierzytelnianie i logowanie bez hasła, naprawdę sprawdzają się dowody zerowej wiedzy. Pozwalają one użytkownikom udowodnić, że posiadają określone informacje (takie jak hasło lub klucz kryptograficzny) bez konieczności ich udostępniania.

Umożliwia to tworzenie systemów uwierzytelniania, które są zarówno bezpieczne, jak i szanują prywatność użytkowników, zmniejszając ryzyko:

• Naruszenia bezpieczeństwa danych
• Ataki phishingowe
• Kradzież tożsamości

Jeśli chodzi o przestrzeganie przepisów, istnieje przełomowy sposób, aby to zrobić bez ujawniania poufnych informacji. Zero Knowledge Proofs pozwala firmom wykazać, że przestrzegają przepisów takich jak:

• Przepisy dotyczące przeciwdziałania praniu pieniędzy
• Wymagania dotyczące weryfikacji tożsamości klienta
• Przepisy dotyczące ochrony danych (np. RODO)
• Zasady zgodności finansowej

Wszystko to bez konieczności udostępniania rzeczywistych danych osobowych użytkowników.

Zalety dowodów zerowej wiedzy są daleko idące, zmieniając sposób, w jaki dzielimy się informacjami, przeprowadzamy transakcje i chronimy naszą prywatność.

Zwiększona ochrona prywatności

Po pierwsze, zapewniają one ogromny wzrost prywatności. Dowody zerowej wiedzy pozwalają jednej ze stron udowodnić prawdziwość twierdzenia bez ujawniania żadnych podstawowych informacji – to przełomowe rozwiązanie w zakresie zachowania poufności.

Dowody zerowej wiedzy umożliwiają przeprowadzanie transakcji i interakcji bez ujawniania więcej informacji niż to konieczne, pomagając zachować poufność danych osobowych użytkowników, a jednocześnie umożliwiając prawidłową weryfikację.

Poprawa bezpieczeństwa

Jedną z głównych zalet jest znaczna poprawa bezpieczeństwa. Dzięki nieujawnianiu poufnych informacji zmniejszają one ryzyko naruszenia bezpieczeństwa danych lub nieuprawnionego dostępu. Jest to znacząca korzyść, ponieważ pomaga chronić przed cyberzagrożeniami, które mogą mieć katastrofalne skutki dla osób fizycznych i organizacji.

Zwiększona wydajność

Kolejną zaletą jest to, że zwiększają one wydajność procesów poprzez ograniczenie ilości danych, które muszą być wymieniane, co z kolei prowadzi do szybszych transakcji. Może to być szczególnie pomocne w sytuacjach, w których szybkość i wydajność mają kluczowe znaczenie.

Budowanie zaufania bez ujawniania informacji

Dowody zerowej wiedzy zwiększają również zaufanie między stronami, zapewniając gwarancję kryptograficzną. Gwarancja ta jest możliwa bez ujawniania jakichkolwiek poufnych informacji, co czyni ją naprawdę potężnym narzędziem.

Zalety skalowalności

Pod względem skalowalności dowody zerowej wiedzy oferują znaczące korzyści w łańcuchach bloków i systemach zdecentralizowanych. Pozwalają one na skuteczną weryfikację bez konieczności pełnego ujawniania danych bazowych, co sprawia, że są bardzo przydatne w różnych kontekstach.

Blockchain i kryptowaluty

Blockchain i kryptowaluty wiele zawdzięczają dowodom zerowej wiedzy (ZKPs), które pomagają zachować poufność. Niektóre kryptowaluty, takie jak Zcash i Monero, wykorzystują ZKPs, aby umożliwić użytkownikom dokonywanie całkowicie prywatnych transakcji.

Oznacza to, że kiedy ktoś wysyła pieniądze:

• Twoja tożsamość pozostaje ukryta
• Tożsamość odbiorcy pozostaje ukryta
• Kwota wysyłana pozostaje ukryta
• Sama transakcja jest nadal ważna i wiarygodna

Opieka zdrowotna i badania naukowe

W takich dziedzinach jak opieka zdrowotna i badania naukowe, dowody zerowej wiedzy zmieniają zasady gry. Pozwalają one analizować dane bez wglądu w indywidualne karty pacjentów, co ma ogromne znaczenie dla zachowania prywatności. W ten sposób wszyscy mogą działać zgodnie z przepisami dotyczącymi ochrony prywatności.

Zarządzanie łańcuchem dostaw

W zarządzaniu łańcuchami dostaw niezwykle przydatne są dowody zerowej wiedzy. Pomagają one zweryfikować autentyczność produktów lub transakcji bez ujawniania jakichkolwiek poufnych informacji. Tworzy to przejrzysty i godny zaufania system, w którym wszyscy zaangażowani mogą śledzić i potwierdzać pochodzenie produktów bez narażania poufnych informacji biznesowych.

Cyfrowe poświadczenia i anonimowa weryfikacja

Kolejną potężną zaletą dowodów zerowej wiedzy jest obszar cyfrowych poświadczeń. Zasadniczo pozwalają one ludziom udowodnić pewne rzeczy na swój temat bez konieczności ujawniania swojej prawdziwej tożsamości.

Anonimowość ta ma kluczowe znaczenie w różnych systemach, w tym:

• Systemy głosowania
• Mechanizmy kontroli dostępu
• Usługi online, w których weryfikacja danych uwierzytelniających użytkownika jest niezbędna

Bezpieczne systemy głosowania

Na przykład w systemach głosowania niezwykle ważne jest zachowanie równowagi między zapewnieniem legalności głosów a zachowaniem prywatności wyborców. Dowody zerowej wiedzy odgrywają kluczową rolę w tym procesie, ponieważ umożliwiają wyborcom potwierdzenie ważności swoich głosów, zachowując jednocześnie całkowitą anonimowość ich wyborów.

Transakcje finansowe i inteligentne kontrakty

W dziedzinie transakcji finansowych i inteligentnych kontraktów kluczowe znaczenie ma również prywatność. Aby zwiększyć prywatność i bezpieczeństwo, wykorzystuje się dowody zerowej wiedzy, które umożliwiają przeprowadzanie poufnych transakcji. Dzięki wykorzystaniu tych dowodów transakcje finansowe mogą być bezpieczniejsze, co pozwala chronić poufne informacje i zapobiegać potencjalnym naruszeniom.

Zarządzanie prawami cyfrowymi

Jeśli chodzi o zarządzanie prawami cyfrowymi, dowody zerowej wiedzy mogą odgrywać kluczową rolę w ochronie własności intelektualnej i powstrzymywaniu osób przed uzyskiwaniem dostępu do treści chronionych prawem autorskim bez pozwolenia. Na przykład właściciele treści mogą udowodnić, że są właścicielami danej treści bez ujawniania poufnych informacji, co zmniejsza ryzyko piractwa.

Zgodność i audyt

Procesy zgodności i audytu również mogą skorzystać z dowodów zerowej wiedzy. Umożliwiają one prowadzenie dokumentacji w sposób przejrzysty i weryfikowalny bez konieczności ujawniania poufnych danych.

W przyszłości dowody zerowej wiedzy będą prawdopodobnie kluczowym elementem rozwoju sieci blockchain, zwłaszcza że mają one na celu znacznie szybsze przetwarzanie transakcji przy jednoczesnym zachowaniu prywatności użytkowników.

Rosnąca popularność w Web3 i DeFi

Rozwój zdecentralizowanych finansów i Web3 spowodował duże zapotrzebowanie na tę technologię, ponieważ umożliwia ona weryfikację tożsamości, transakcji i własności bez narażania poufnych danych na ryzyko.

Ekspansja w różnych branżach

Różne sektory badają obecnie sposoby wykorzystania dowodów zerowej wiedzy w celu osiągnięcia równowagi między zgodnością z przepisami a prywatnością osób fizycznych:

• Systemy opieki zdrowotnej
• Instytucje finansowe
• Firmy zarządzające łańcuchem dostaw
• Usługi rządowe

Ulepszenia techniczne

Nowe technologie, takie jak zk-rollups, pomagają zmniejszyć przeciążenie sieci blockchain. Działa to poprzez przetwarzanie wielu transakcji poza głównym łańcuchem, a następnie weryfikowanie ich wszystkich jednocześnie za pomocą jednego dowodu.

Rewolucja w zakresie uwierzytelniania

Z biegiem czasu możemy spodziewać się, że dowody zerowej wiedzy będą odgrywać ważną rolę w procesie uwierzytelniania. Mogą one być wykorzystywane na przykład do:

• Bezpieczne systemy głosowania
• Cyfrowa weryfikacja tożsamości
• Prywatne inteligentne kontrakty
• Bezpieczeństwo urządzeń IoT

## Wdrożenie w branży do 2025 r

Kilka frameworków i zestawów narzędzi ZKP jest obecnie wystarczająco solidnych, aby można je było wykorzystywać do celów komercyjnych, a duzi gracze, tacy jak zkSync, Polygon i StarkNet, już teraz wykorzystują je na dużą skalę.

Ochrona danych osobowych i zgodność z przepisami stają się coraz ważniejszymi kwestiami, a dowody zerowej wiedzy przechodzą od nowości do konieczności w świecie blockchain.

Poza zastosowaniami blockchain

Czy dowody zerowej wiedzy są ograniczone do zastosowań w łańcuchu bloków? Wcale nie. Chociaż są one szeroko stosowane w łańcuchu bloków, ich zastosowania wykraczają daleko poza ten obszar:

• Bezpieczne metody uwierzytelniania
• Zgodność z RODO dla firm
• Bezpieczne systemy głosowania
• Bezpieczne udostępnianie danych w środowiskach chmurowych
• Modele bezpieczeństwa oparte na zasadzie zerowego zaufania dla firm

Tradycyjna integracja firm

Tak, tradycyjne firmy mogą zintegrować te dowody ze swoimi istniejącymi systemami, czerpiąc korzyści bez konieczności przeprowadzania całkowitej modernizacji technologicznej.

Dowody zerowej wiedzy nie są przeznaczone wyłącznie dla systemów zdecentralizowanych. Można je również wykorzystywać w tradycyjnych infrastrukturach scentralizowanych w celu:

• Zwiększ prywatność danych
• Weryfikujcie użytkowników w bezpieczny sposób
• Przeprowadź wewnętrzne kontrole zgodności

Wiele banków, firm z branży opieki zdrowotnej i firm z branży łańcucha dostaw już rozważa wykorzystanie ZKP, nie angażując się w pełni w Web3.

Ostatecznie dowody zerowej wiedzy zmieniają sposób, w jaki dzielimy się informacjami i je weryfikujemy. Umożliwiają one wykonywanie tych czynności bez ujawniania więcej informacji niż to konieczne, co stanowi znaczący krok naprzód w zakresie prywatności.

Bezpieczne interakcje cyfrowe opierają się nie tylko na hasłach. Kluczowe znaczenie ma weryfikacja tożsamości i ułatwianie poufnych transakcji. W tym miejscu pojawiają się dowody zerowej wiedzy, które stanowią rewolucyjne rozwiązanie dla interakcji opartych na zaufaniu.

Możecie weryfikować informacje bez ujawniania danych źródłowych, co sprawia, że idealnie nadają się do takich dziedzin jak:

• Finanse i bankowość
• Systemy opieki zdrowotnej
• Aplikacje związane z cyberbezpieczeństwem

Przyszłość jest prywatna i bezpieczna

Fakt, że dowody zerowej wiedzy pozwalają potwierdzić fakty bez ujawniania szczegółów, sprawia, że są one dość wszechstronne. Wykorzystuje się je do tworzenia systemów, które są nie tylko bezpieczne, ale także skalowalne i szanujące prywatność użytkowników.

W miarę jak firmy i organizacje dążą do stworzenia bezpieczniejszych środowisk cyfrowych, dowody zerowej wiedzy będą prawdopodobnie odgrywać coraz większą rolę.

W przyszłości prawdopodobnie dowody zerowej wiedzy znajdą szerokie zastosowanie w takich obszarach, jak Web3, zarządzanie tożsamością i zapewnianie zgodności z przepisami. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na bezpieczne i prywatne interakcje online wzrośnie również znaczenie tej technologii.