رمزنگاری و حریم خصوصی: ZK-SNARK و کاربردهای آن

ZK-SNARK چیست؟ 

ZK-SNARK که مخفف "استدلال غیرتعامل‌پذیر مختصر با دانش صفر" است، یک اثبات رمزنگاری است که به یک طرف اجازه می‌دهد تا مالکیت اطلاعات را بدون فاش کردن آن تأیید کند. این امر از طریق یک کلید مخفی که قبل از تراکنش ایجاد می‌شود، محقق می‌شود. ZK-SNARK برای پروتکل رمزارز Zcash ضروری است. پروتکل‌های اثبات دانش صفر با افزایش محبوبیت رمزارزها توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. یک zk-SNARK امکان تأیید مالکیت اطلاعات را بدون فاش کردن آن فراهم می‌کند. 

ZK-SNARK یک مکانیزم اثبات است که به فرد اجازه می‌دهد مالکیت اطلاعات را بدون فاش کردن آن یا درگیر شدن در تعامل با تأییدکننده نشان دهد.

Zcash اولین کاربرد مهم zk-SNARKs بود که با فعال کردن تراکنش‌های کاملاً رمزگذاری شده در بلاک‌چین، اطمینان‌های قوی از حریم خصوصی را ارائه می‌دهد.

zk-SNARKs در سیستم‌های دانش صفر کاربردهای متعددی دارند، از جمله کتابخانه‌هایی مانند libsnark و bellman. رمزارزهایی مانند Zerocoin و Zcash از zk-SNARKs استفاده می‌کنند. این مرور کلی به جنبه‌های اساسی zk-SNARKs و پیاده‌سازی‌های آن‌ها می‌پردازد.

نکات کلیدی 

•  ZK-SNARK یک پروتکل اثبات دانش صفر در رمزنگاری است که به معنای "استدلال غیرتعامل‌پذیر مختصر با دانش صفر" می‌باشد. 

•  این پروتکل در اواخر دهه 1980 توسعه یافته و اکنون توسط Zcash برای افزایش ناشناسی در بلاک‌چین‌ها مشابه با بیت‌کوین پیاده‌سازی شده است. 

• اثبات‌های اولیه ZK-SNARK به یک "سیستم اعتماد" متکی بودند که در سال 2022 به یک تنظیم بدون اعتماد تبدیل شد. 

درک ZK-SNARK 

در ابتدا، بسیاری در جامعه رمزارز، حریم خصوصی را به عنوان یک جنبه ذاتی ارزهای دیجیتال می‌دانستند. با این حال، اطمینان از یک سیستم بدون اعتماد برای حفظ یکپارچگی تراکنش‌ها در اولویت قرار گرفت.

در اوایل دهه 2010، کاربران بیت‌کوین به اشتباه بر این باور بودند که تراکنش‌های آن‌ها ناشناس است. اما در پایان دهه، تحلیل‌های مختلف نشان داد که افراد می‌توانند از طریق داده‌های مستعار دوباره شناسایی شوند.

به دلیل این نگرانی‌های حریم خصوصی در مورد رمزارزهای اولیه مانند بیت‌کوین، توسعه‌دهندگان گزینه‌هایی را که بر حریم خصوصی تمرکز داشتند، ایجاد کردند و Zcash به عنوان مثال بارز با استفاده از zk-SNARK شناخته شد.

واقعیت سریع 

اثبات‌های دانش صفر برای اولین بار در دهه 1980 معرفی شدند.

در اثبات‌های سنتی، حداقل یک طرف باید به طور کامل به اطلاعات دسترسی داشته باشد. در مقابل، یک اثبات دانش صفر به کاربر این امکان را می‌دهد که به صورت ریاضی اثبات کند که کلمه عبور صحیح را می‌داند بدون اینکه آن را فاش کند، و به این ترتیب حریم خصوصی و امنیت را افزایش می‌دهد.

پایه ریاضی پیچیده zk-SNARKs به یک طرف این امکان را می‌دهد که دانش خود را در مورد اطلاعات خاصی بدون فاش کردن جزئیات بیان کند. در Zcash، zk-SNARKs تقریباً به طور آنی تأیید می‌شوند و نیازی به تعامل بین اثبات‌کننده و تأییدکننده ندارند.

انتقاد از ZK-SNARKs 

ZK-SNARKs با انتقاداتی به ویژه در مورد امنیت روبرو هستند. اگر کلید خصوصی برای پارامترهای اثبات فاش شود، می‌تواند به ایجاد اثبات‌های جعلی که به نظر قانونی می‌رسند، منجر شود. برای مقابله با این موضوع، Zcash پروتکل‌های اثبات را بین چندین نهاد توزیع می‌کند.

نقطه بحث دیگر، "مالیات بنیان‌گذار" 20 درصدی اصلی بر روی بلوک‌های ایجاد شده در سال‌های اولیه Zcash است که به منظور پاداش توسعه‌دهندگان در نظر گرفته شده بود. انتقادکنندگان معتقدند که این می‌تواند پیگیری عرضه کل را پیچیده کند.

از سال 2019، تلاش‌هایی برای بهبود zk-SNARKs از طریق حذف تنظیمات مورد اعتماد صورت گرفته است. در سال 2022، Zcash سیستم دانش صفر Halo 2 را راه‌اندازی کرد که به مسائل مهم حریم خصوصی پرداخته و نیاز به تنظیمات اعتماد را از بین برد.

یک مثال از ZK-SNARK چیست؟ 

در زمینه‌های بلاک‌چین، یک zk-SNARK به عنوان اثباتی عمل می‌کند که یک نهاد دارای دانش یا داده‌های خاصی است بدون اینکه آن را فاش کند.

یک مدار ZK-SNARK چیست؟ 

یک مدار zk-SNARK اغلب از طریق یک تشبیه مدار الکترونیکی توصیف می‌شود، با استفاده از اصطلاحاتی مانند "دروازه‌ها" و "چیپ‌ها" برای ترسیم فرآیند کار یک سیستم دانش صفر.

تفاوت بین ZK-SNARK و ZK-STARK چیست؟ 

ZK-STARK، یا استدلال شفاف مقیاس‌پذیر با دانش صفر، در مقایسه با zk-SNARK در برخورد با چندین شاهد کارآمدتر است.

رقابت بدون ریسک با 100,000 دلار پول مجازی 

مهارت‌های معاملاتی خود را با شبیه‌ساز رایگان سهام ما آزمایش کنید و در یک محیط بدون ریسک با هزاران معامله‌گر Investopedia رقابت کنید تا استراتژی‌های خود را برای بازار واقعی بهبود بخشید.

توجه: با ارتقاء شبکه 5 (NU5) در ماه مه 2022، Zcash پروتکل پرداخت محافظت‌شده Orchard را معرفی کرد که از سیستم اثبات دانش صفر Halo 2 بهره می‌برد. این zk-SNARK جدید دو مشکل عمده را حل می‌کند: حذف تنظیمات مورد اعتماد و دستیابی به اهداف عملکرد و مقیاس‌پذیری برای پرداخت‌های دیجیتال خصوصی.

اثبات‌های دانش صفر چیست؟ 

اثبات‌های دانش صفر روش‌های رمزنگاری هستند که به یک طرف (اثبات‌کننده) اجازه می‌دهند به طرف دیگر (تأییدکننده) نشان دهند که یک بیانیه صحیح است بدون اینکه بیشتر از اعتبار آن بیانیه را فاش کنند. این فناوری برای برنامه‌های متمرکز بر حریم خصوصی ضروری است و تأیید تراکنش‌ها یا بیانیه‌ها را بدون افشای اطلاعات حساس امکان‌پذیر می‌سازد.

مزایای ZK-SNARKs 

1. حریم خصوصی بهبود یافته: یکی از مزایای اصلی، توانایی انجام تراکنش‌ها بدون افشای جزئیات خاص است که برای کاربران آگاه به حریم خصوصی حیاتی است. 

2.  امنیت: اثبات‌های ZK سطح بالایی از امنیت را ارائه می‌دهند زیرا این اثبات‌ها هیچ اطلاعات زیرساختی را فاش نمی‌کنند و خطر افشای داده‌ها را کاهش می‌دهند. 

3.  مقیاس‌پذیری: در برخی پیاده‌سازی‌ها، اثبات‌های ZK می‌توانند به تراکنش‌های کارآمدتر و هزینه‌های پایین‌تری به دلیل اندازه‌های داده کوچکتر و زمان‌های تأیید سریع‌تر منجر شوند. 

4. قابلیت همکاری: فناوری‌های ZK به ادغام سیستم‌ها و پروتکل‌های مختلف در حالی که حریم خصوصی کاربر را حفظ می‌کنند، کمک می‌کنند و امکان کاربرد وسیع‌تری را فراهم می‌کنند. 

5.  عدم نیاز به اعتماد: اثبات‌های ZK به طرفین این امکان را می‌دهند که بدون نیاز به اعتماد متقابل تعامل کنند که یک اصل بنیادین در سیستم‌های غیرمتمرکز است. 

6.  رعایت مقررات: آن‌ها می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که به مقررات پایبند باشند و در عین حال حریم خصوصی کاربران را حفظ کنند و به کاربران این امکان را بدهند که بدون افشای اطلاعات حساس از انطباق خود با قوانین نشان دهند.

معایب ZK-SNARKs 

1.  پیچیدگی: پیاده‌سازی اثبات‌های دانش صفر می‌تواند پیچیده باشد و ممکن است به منابع محاسباتی قابل توجهی نیاز داشته باشد که برای برخی کاربران مانع ایجاد می‌کند. 

2.  بار عملکرد: در حالی که اثبات‌های ZK می‌توانند مقیاس‌پذیری را افزایش دهند، ممکن است بار عملکردی را نیز وارد کنند به‌ویژه اگر تولید اثبات‌ها از نظر محاسباتی فشرده باشد. 

3.  پذیرش محدود: به عنوان یک فناوری نسبتاً جدید، ممکن است اثبات‌های ZK هنوز به طور گسترده‌ای پذیرفته نشده باشند و این امر مفید بودن و مزایای شبکه آن‌ها را محدود کند. 

4.  توجه نظارتی: اگرچه فناوری ZK در رعایت مقررات کمک می‌کند، ممکن است به دلیل پتانسیل سوءاستفاده در تسهیل فعالیت‌های غیرقانونی نیز توجه نظارتی را جلب کند. 

5.  تجربه کاربری: پیاده‌سازی سیستم‌های اثبات ZK می‌تواند تجربه کاربری را پیچیده کند و ممکن است کاربران کم‌دانش‌تر را دلسرد کند. 

6.  پتانسیل وجود باگ‌ها: مانند هر پیاده‌سازی رمزنگاری، خطر وجود باگ‌ها یا آسیب‌پذیری‌هایی وجود دارد که می‌تواند یکپارچگی اثبات‌ها را تضعیف کند.

نتیجه‌گیری:

ZK-SNARKs به یک طرف این امکان را می‌دهند که اثبات کند که دارای اطلاعاتی است بدون اینکه آن را فاش کند. این فرآیند ریاضی پیچیده اما کارآمد برای حفظ حریم خصوصی در سیستم‌های بلاک‌چین حیاتی است.