Sıfır Bilgi Kanıtı (ZKP), ilk olarak 1980'lerin başında S.Goldwasser, S.Micali ve C.Rackoff tarafından "Etkileşimli Kanıt Sistemlerinin Bilgi Karmaşıklığı" başlıklı makalede tanıtılan bir şifreleme teknolojisidir. Başlangıçta teorik bir model olarak tasarlanan bu model, herhangi bir kanıt ortaya koymadan matematiksel ifadeleri doğrulama zorluğunu çözmeyi amaçlıyordu. Bu kavram, geleneksel şifreleme tekniklerinin sınırlarını zorlaması ve hassas bilgilerin işlenmesinde yeni bir yaklaşım sunması nedeniyle akademik dünyada büyük ilgi gördü.
Zamanla ZKP soyut bir teorik kavramdan çeşitli uygulamalara entegre edilebilecek somut protokollere dönüştü. 21. yüzyılın başlarında internet ve dijital iletişimin hızla büyümesiyle birlikte ZKP'nin potansiyeli gerçek dünyada keşfedilmeye başlandı. Özellikle blockchain ve kripto para birimlerinin yükselişiyle birlikte ZKP, işlemlerin ve veri işlemenin verimliliğini korurken gizliliği ve güvenliği artırma yeteneğini gösterdi.
Bugün, ZKP yalnızca kriptografik araştırmalarda sıcak bir konu olmakla kalmıyor, aynı zamanda birden fazla blockchain platformuna ve uygulamasına da entegre ediliyor. Örneğin zk-SNARKs'ın Ethereum Layer2 üzerindeki uygulaması, işlem ayrıntılarını açıklamadan anonim işlemler sunuyor. Teoriden pratik uygulamaya bu geçiş, yalnızca ZKP'nin pratik değerini kanıtlamakla kalmıyor, aynı zamanda daha verimli ve güvenli dijital etkileşimlerin araştırılmasını da teşvik ediyor. Sürekli teknolojik gelişmelerle ZKP, kişisel gizliliğin korunmasında, veri güvenliğinin sağlanmasında ve güvenilir dijital sistemler kurulmasında giderek daha kritik bir rol oynamaktadır.
Sıfır Bilgi Kanıtı (ZKP), bir tarafın (kanıtlayanın), başka bir tarafa (doğrulayıcı) bir ifadenin doğruluğunu, herhangi bir ek bilgi açıklamadan, yani beyanın doğruluğu hakkında herhangi bir bilgi açıklamadan kanıtlamasına olanak tanıyan bir şifreleme yöntemidir. beyan bağlıdır. Bu süreç yalnızca kanıtlayıcının gizliliğini korumakla kalmaz, aynı zamanda doğrulayıcının kanıt sürecini tekrarlayamamasını veya herhangi bir ek bilgi elde etmek için bunu kullanamamasını da sağlar.
Sıfır Bilgi Kanıtı Kavramsal Diyagramı (Kaynak: ChainLink)
Sıfır Bilgi Kanıtlarının (ZKP) temel ilkeleri aşağıdaki üç özellik ile tanımlanabilir:
ZKP'nin prensibi genellikle basit örneklerle anlaşılır: A kişisine, B kişisinin telefon numarasına sahip olduğumu kanıtlamam gerekiyorsa, B'nin numarasını doğrudan A'ya açıklamam gerekmez. Bunun yerine, B'nin numarasını arayarak bunu kanıtlayabilirim. . Arama bağlandığında, numara hakkında herhangi bir bilgi vermeden, gerçekten de B'nin numarasına sahip olduğumu gösteriyor.
Pratik uygulamalarda ZKP genellikle polinom denklemleri, eliptik eğriler veya diğer matematiksel zorluklar gibi karmaşık matematiksel yapılara ihtiyaç duyar. Bu yapıların güvenliği, çarpanlara ayırma veya ayrık logaritma gibi problemlerin hesaplama zorluğuna dayanmaktadır. Kriptografinin ilerlemesiyle birlikte zk-SNARK'lar ve zk-STARK'lar gibi ZKP'nin çeşitli uygulamaları ortaya çıkmış olup, özellikle blockchain ve kripto para birimleri alanlarında farklı bağlamlarda etkili gizlilik koruması sunmaktadır.
Sıfır bilgi ispatının temel biçimi üç unsurdan oluşur: tanık, meydan okuma ve yanıt.
Tanık: Sıfır bilgi kanıtında, kanıtlayıcı bazı gizli bilgilerin bilgisini göstermek ister. Bu gizli bilgi delilin “tanığı” görevi görmektedir. Kanıtçı, tanığın bilgisine dayanarak, yalnızca bu bilgiye sahip olan birinin cevaplayabileceği bir dizi soru oluşturur. Böylece kanıtlayıcı, ispatı başlatmak için rastgele bir soru seçer, cevabı hesaplar ve ardından doğrulayıcıya gönderir.
Mücadele: Doğrulayıcı, kümeden rastgele başka bir soru seçer ve kanıtlayıcıdan bu soruyu yanıtlamasını ister.
Cevap: Kanıtlayıcı soruyu alır, cevabı hesaplar ve doğrulayıcıya geri gönderir. Kanıtlayıcının yanıtı, doğrulayıcının, kanıtlayıcının gerçekten tanığa erişimi olup olmadığını kontrol etmesine olanak tanır. Doğrulayıcı, kanıtlayıcının tesadüfen körü körüne doğru tahminde bulunmadığından emin olmak için araştırma için başka bir soru seçer. Bu sürecin birçok kez tekrarlanmasıyla, kanıtlayıcının gerçeği uydurma olasılığı, doğrulayıcı tatmin olana kadar büyük ölçüde azalır.
Yukarıda bahsedilen telefon görüşmesi örneğinde, "Ben" bilgiyi açıklamaya isteksiz tanığım, A ise doğrulayıcıdır ve ortaya atılan zorluk "'Ben'in B'nin numarasına sahip olduğunu kanıtla." Yanıt süreci, gerçekten bende olduğunu kanıtlamak için "benim" bir çağrıyı B'nin numarasına bağlamayı içerir.
Daha önce tartışıldığı gibi Sıfır Bilgi Kanıtları (ZKP), doğası gereği gizliliğin korunması alanında önemli avantajlar sunar. Günümüzün aşırı bilgi yüklemesi çağında, kişisel veriler genellikle üçüncü taraf platformlarda depolanıyor ve bu da veri ihlali riskini artırıyor. Üstelik teknik engeller ve yasal yaptırımlardaki gecikme nedeniyle bilgi güvenliği büyük ölçüde etik kısıtlamalara dayanıyor ve bu da kullanıcıların özel bilgilerini gerçek anlamda kontrol etmesini zorlaştırıyor. ZKP teknolojisinin ortaya çıkışı, hem gizliliği koruyan hem de doğrulama verimliliğini ve güvenliğini artıran bir çözüm sağlar.
Diğer şifreleme teknolojileriyle karşılaştırıldığında ZKP'nin birçok avantajı vardır:
İster geleneksel Web 2.0'da ister yeni ortaya çıkan Web 3.0 alanında olsun, ZKP'nin uygulama olanakları oldukça geniştir.
Zk-SNARK'lar, zk-STARK'lar, PLONK ve Kurşun Geçirmezler gibi sıfır bilgi kanıtlarının birden fazla uygulaması vardır. Her türün kanıt boyutu, kanıtlayıcı süresi ve doğrulama süresi açısından avantaj ve dezavantajları vardır. Bu makale, uygulama senaryolarında en sık kullanılan dört türün tanıtılmasına odaklanmaktadır.
"Sıfır Bilgi Kısa ve Etkileşimli Olmayan Bilgi Argümanı" anlamına gelen zk-SNARK'lar, herhangi bir bilginin kendisini açıklamadan birinin bir bilgi parçasını bildiğini kanıtlamak için kullanılan kriptografik araçlardır. zk-SNARK'larda "sıfır bilgi", kanıtlayıcının bir ifadenin doğruluğunu, onun doğruluğu dışında herhangi bir bilgi vermeden kanıtlayabilmesi anlamına gelir. “Özlülük” kanıtın küçüklüğünü ve doğrulama sürecinin hızını ifade eder. "Etkileşimsiz", bir kanıt oluşturulduktan sonra kanıtlayıcı ile doğrulayıcı arasında başka bir etkileşim olmadan herkes tarafından doğrulanabileceği anlamına gelir. zk-SNARK'ların temel bileşenleri şunları içerir:
zk-SNARK'lar, anonim işlemlere sahip kripto para birimleri, güvenli oylama sistemleri, gizliliği koruyan kimlik doğrulama ve veri paylaşımı ve blockchain ölçeklenebilirlik teknolojileri gibi çeşitli gizliliği koruma senaryolarında kullanılır.
zk-STARK'lar veya "Sıfır Bilgi Ölçeklenebilir Şeffaf Bilgi Argümanları", bir tarafın (kanıtlayan) diğerine (doğrulayıcı) bilginin kendisini açıklamadan belirli bilgileri bildiklerini kanıtlamasına olanak tanır. zk-SNARK'ların aksine zk-STARK'lar güvenilir bir kurulum işlemi gerektirmez. Bu, güvenilen kurulumun sistemik bir güvenlik açığı olabileceğinden, genellikle güvenlik açısından çok önemli olduğu düşünülen bir özellik olan belirli özel bilgilerin gizliliğine güvenmedikleri anlamına gelir.
zk-STARK'lar karma fonksiyonları, polinom hesaplamaları ve hata düzeltme teorisi dahil olmak üzere çeşitli matematik alanlarındaki kavramlara dayalı olarak çalışır. Güvenilir bir kurulum olmadan kanıt oluşturmaya olanak tanıyan "sıfır bilgi ölçeklenebilir şeffaf argüman" olarak bilinen bir yapıyı kullanırlar. zk-STARK'ların potansiyel uygulamaları zk-SNARK'larınkine benzer ancak ölçeklenebilirlikleri ve şeffaflıkları nedeniyle gizliliği koruyan kripto para birimleri, blockchain ölçeklenebilirlik teknolojileri ve bulut bilişimde güvenli doğrulama dahil olmak üzere büyük ölçekli uygulamalar için özellikle uygundurlar. .
PLONK, bir kısaltma değil, yaratıcılarının soyadlarını ifade eder. Özellikle akıllı sözleşmeler ve gizlilik korumalı işlemler gibi blockchain uygulamalarında evrensel ve etkili bir ZKP çözümü sağlamak üzere tasarlanmıştır. PLONK'un özü, orijinal verileri açığa çıkarmadan veriler üzerinde aritmetik işlemlere izin veren "homomorfik gizleme" tekniğinin kullanılmasıdır. Kanıtlar oluşturmak için özel bir algoritma (bir polinom taahhüt şeması) kullanır ve kanıtlayıcıların bir dizi veri için doğru hesaplama sonuçlarına sahip olduklarını etkili bir şekilde kanıtlamalarına olanak tanır.
PLONK'un en önemli özelliklerinden biri evrenselliğidir. Parametreler belirli bir hesaplama görevi için (tek seferlik güvenilir kurulum aracılığıyla) ayarlandıktan sonra, her seferinde yeni kurulumlara ihtiyaç duymadan yeni provalar oluşturmak için birden çok kez yeniden kullanılabilirler. Bu, PLONK'u kanıt oluşturma ve doğrulama konusunda oldukça verimli hale getirir ve genellikle blockchain ve diğer dağıtılmış sistemlerdeki çeşitli hesaplama görevlerini desteklemek için tasarlanmıştır.
Yeni tanıtılan bir ZKP çözümü olan kurşun geçirmezler, güvenilir bir kurulum gerektirmez ve özellikle aralık kanıtları ve belirli türdeki aritmetik kanıtları oluşturmak için tasarlanmıştır. Benedikt Bunz, Jonathan Bootle, Dan Boneh ve diğerleri tarafından 2017'de önerilen Kurşun Geçirmezler, homomorfik şifreleme ve eliptik eğri kriptografisi gibi karmaşık matematiksel yapılar üzerinde çalışır. Kanıtlayıcıların bir sayının kesin değerini açıklamadan etkili bir aralık kanıtı oluşturmasına olanak sağlamak için bir dizi matematiksel teknikten yararlanırlar. Özellikle kripto para alanında bu, gerçek işlem tutarlarını açığa çıkarmadan işlem değerlerinin yasal aralıkta olduğunu kanıtlamak için kullanılabilir.
Kurşun geçirmez özellikleri nedeniyle kurşun geçirmezler, kripto para birimi ve blockchain alanlarında, özellikle de Monero gibi mahremiyet sağlayan paralarda, işlemlerin meşruiyetini doğrularken işlem tutarlarını gizlemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca sayısal gizliliğin gerekli olduğu diğer uygulamalarda da kullanılabilirler.
Bu dört farklı Sıfır Bilgi Kanıtı (ZKP) teknolojisini (zk-SNARK'lar, zk-STARK'lar, PLONK ve Kurşun Geçirmezler) bir hazine haritası benzetmesi yoluyla daha iyi anlayalım.
Gömülü bir hazinenin tam yerini gösteren bir hazine haritanız olduğunu hayal edin. Haritanın içeriğini veya hazinenin gerçek konumunu açıklamadan birine hazinenin nerede olduğunu bildiğinizi kanıtlamak istiyorsunuz.
zk-SNARKs: Hazine haritasının karmaşık bir yapbozunu yaratırsınız. Bu bulmacanın küçük, anahtar bir parçasını (bir kanıt) seçersiniz ve bunu diğer tarafa gösterirsiniz; bu, bulmacanın tamamını açığa çıkarmadan, bulmacanın tamamını, yani hazinenin yerini nasıl oluşturacağınızı bildiğinize onları ikna etmeye yeterlidir. Ancak bunu yapmak için, yapboz parçanızın orijinal olduğunu kanıtlayacak güvenilir bir yazıcıdan alınmış özel kalemlere ihtiyacınız var.
zk-STARK'lar: Hazine haritasının bir kısmını diğer tarafa gösterirsiniz ve onlara özel bir büyüteç (bir doğrulama algoritması) kullanarak haritanın ayrıntılarını rastgele kontrol ederek haritanın gerçekten hazineye işaret ettiğini bilmelerine gerek kalmadan kontrol edebileceklerini söylersiniz. hazinenin tam yeri. Bu büyüteç o kadar güçlü ki, gelecekteki teknolojiler (kuantum bilgisayarlar) bile hazine haritanızın sırrını çözemez.
PLONK: Bu sefer, her biri hazinenin yerini gösteren bir dizi bilmece yaratıyorsunuz. Karşı tarafa bu bilmecelerin çözümlerini doğrulamak için evrensel bir yöntem (evrensel bir kurulum) sunarsınız; her bilmeceyi tek tek çözmek zorunda kalmadan tüm cevapları bildiğinize inanmaları için yeterli olur.
Kurşun Geçirmezler: Hazinenin konumunun yaklaşık aralığını, tam konumunu açıklamadan bildiğinizi kanıtlamaya karar veriyorsunuz. Hazinenin konumunun aralığını gösteren bir dizi matematiksel problem çözümü sunuyorsunuz. Yönteminiz herhangi bir özel işaretleyici veya yazdırma tekniği gerektirmez, yani başlangıçta güven gereksinimi yoktur.
Bu benzetmede:
Her yöntemin pratik uygulamalarda kendi ödünleri vardır ve seçim, özel uygulama senaryosuna ve güvenlik ihtiyaçlarına bağlıdır.
Karşılaştırmadan önce ZKP'leri değerlendirme kriterlerini anlamamız gerekiyor:
Şimdi zk-SNARK'ları, zk-STARK'ları, PLONK'u ve Bulletproof'ları bu göstergelere göre karşılaştırıp artılarını ve eksilerini tartışalım.
Artıları
Eksileri
Artıları
Eksileri
Artıları
Eksileri
Artıları
Eksileri
Web3'te ZKP'nin birçok uygulama durumu vardır ve biz çalışma için iki tipik durumu seçtik.
zk-Rollup'lar, zincir dışı yüzlerce veya binlerce işlemi bir araya getiren ve zk-SNARK kanıtı oluşturan bir Katman 2 çözümüdür. Bu kanıt, işlem verileriyle birlikte Ethereum ana zincirine gönderilir. Her bir işlemi ana zincir işlemeden işlemlerin doğrulanmasına olanak tanır, böylece ücretleri azaltır ve verimi artırır. zk-Sync Era ve Starknet, zk-rollup teknolojisini benimsedi ve Polygon yakın zamanda zk-rollup'ları kullanan Polygon zk-EVM'yi tanıttı.
Katman 2'de zk-SNARK'ların uygulama gösterimi (Kaynak: Simon Brown)
Döviz rezervi kanıtı, kripto para borsaları veya diğer finansal kurumlar tarafından tutulan bakiyelerin doğrulanması ve kaydedilen varlıkların tutulan gerçek varlıklarla eşleştiğinden emin olunması anlamına gelir. Başlangıçta borsalar bu doğrulama için Merkle ağaçlarını ve üçüncü taraf denetim firmalarını kullandı ancak bu süreç üçüncü taraflara dayanıyordu ve hesap bakiyeleri gibi özel kullanıcı verilerinin sızdırılmasına neden olabiliyordu. Gate.io gibi borsalar artık rezerv provaları, kullanıcı verilerini şifrelemek ve zk-SNARK devreleri aracılığıyla kullanıcı varlık numaralarını elde etmek için zk-SNARK teknolojisini kullanıyor ve böylece eksiksiz rezerv prova raporları yayınlıyor.
Sıfır bilgi kanıtı teknolojisinin çeşitli çözümleri, Web3'teki güçlü potansiyelini vurgulamaktadır. ZKP, veri gizliliğinin korunmasından blockchain ölçeklendirmesine kadar güvenli ve verimli bir Web3 altyapısı oluşturmak için önemlidir. Farklı yaklaşımların avantajları ve sınırlamaları olsa da, bunlar hep birlikte daha güvenilir ve mahremiyetin korunduğu bir dijital geleceğe işaret ediyor. Teknoloji ilerledikçe ZKP ile performansı ve güvenliği optimize etme zorluklarının yavaş yavaş üstesinden gelinecek ve bu da ZKP'nin dijital dünyada giderek daha önemli bir rol oynadığını gösteriyor.
Sıfır Bilgi Kanıtı (ZKP), ilk olarak 1980'lerin başında S.Goldwasser, S.Micali ve C.Rackoff tarafından "Etkileşimli Kanıt Sistemlerinin Bilgi Karmaşıklığı" başlıklı makalede tanıtılan bir şifreleme teknolojisidir. Başlangıçta teorik bir model olarak tasarlanan bu model, herhangi bir kanıt ortaya koymadan matematiksel ifadeleri doğrulama zorluğunu çözmeyi amaçlıyordu. Bu kavram, geleneksel şifreleme tekniklerinin sınırlarını zorlaması ve hassas bilgilerin işlenmesinde yeni bir yaklaşım sunması nedeniyle akademik dünyada büyük ilgi gördü.
Zamanla ZKP soyut bir teorik kavramdan çeşitli uygulamalara entegre edilebilecek somut protokollere dönüştü. 21. yüzyılın başlarında internet ve dijital iletişimin hızla büyümesiyle birlikte ZKP'nin potansiyeli gerçek dünyada keşfedilmeye başlandı. Özellikle blockchain ve kripto para birimlerinin yükselişiyle birlikte ZKP, işlemlerin ve veri işlemenin verimliliğini korurken gizliliği ve güvenliği artırma yeteneğini gösterdi.
Bugün, ZKP yalnızca kriptografik araştırmalarda sıcak bir konu olmakla kalmıyor, aynı zamanda birden fazla blockchain platformuna ve uygulamasına da entegre ediliyor. Örneğin zk-SNARKs'ın Ethereum Layer2 üzerindeki uygulaması, işlem ayrıntılarını açıklamadan anonim işlemler sunuyor. Teoriden pratik uygulamaya bu geçiş, yalnızca ZKP'nin pratik değerini kanıtlamakla kalmıyor, aynı zamanda daha verimli ve güvenli dijital etkileşimlerin araştırılmasını da teşvik ediyor. Sürekli teknolojik gelişmelerle ZKP, kişisel gizliliğin korunmasında, veri güvenliğinin sağlanmasında ve güvenilir dijital sistemler kurulmasında giderek daha kritik bir rol oynamaktadır.
Sıfır Bilgi Kanıtı (ZKP), bir tarafın (kanıtlayanın), başka bir tarafa (doğrulayıcı) bir ifadenin doğruluğunu, herhangi bir ek bilgi açıklamadan, yani beyanın doğruluğu hakkında herhangi bir bilgi açıklamadan kanıtlamasına olanak tanıyan bir şifreleme yöntemidir. beyan bağlıdır. Bu süreç yalnızca kanıtlayıcının gizliliğini korumakla kalmaz, aynı zamanda doğrulayıcının kanıt sürecini tekrarlayamamasını veya herhangi bir ek bilgi elde etmek için bunu kullanamamasını da sağlar.
Sıfır Bilgi Kanıtı Kavramsal Diyagramı (Kaynak: ChainLink)
Sıfır Bilgi Kanıtlarının (ZKP) temel ilkeleri aşağıdaki üç özellik ile tanımlanabilir:
ZKP'nin prensibi genellikle basit örneklerle anlaşılır: A kişisine, B kişisinin telefon numarasına sahip olduğumu kanıtlamam gerekiyorsa, B'nin numarasını doğrudan A'ya açıklamam gerekmez. Bunun yerine, B'nin numarasını arayarak bunu kanıtlayabilirim. . Arama bağlandığında, numara hakkında herhangi bir bilgi vermeden, gerçekten de B'nin numarasına sahip olduğumu gösteriyor.
Pratik uygulamalarda ZKP genellikle polinom denklemleri, eliptik eğriler veya diğer matematiksel zorluklar gibi karmaşık matematiksel yapılara ihtiyaç duyar. Bu yapıların güvenliği, çarpanlara ayırma veya ayrık logaritma gibi problemlerin hesaplama zorluğuna dayanmaktadır. Kriptografinin ilerlemesiyle birlikte zk-SNARK'lar ve zk-STARK'lar gibi ZKP'nin çeşitli uygulamaları ortaya çıkmış olup, özellikle blockchain ve kripto para birimleri alanlarında farklı bağlamlarda etkili gizlilik koruması sunmaktadır.
Sıfır bilgi ispatının temel biçimi üç unsurdan oluşur: tanık, meydan okuma ve yanıt.
Tanık: Sıfır bilgi kanıtında, kanıtlayıcı bazı gizli bilgilerin bilgisini göstermek ister. Bu gizli bilgi delilin “tanığı” görevi görmektedir. Kanıtçı, tanığın bilgisine dayanarak, yalnızca bu bilgiye sahip olan birinin cevaplayabileceği bir dizi soru oluşturur. Böylece kanıtlayıcı, ispatı başlatmak için rastgele bir soru seçer, cevabı hesaplar ve ardından doğrulayıcıya gönderir.
Mücadele: Doğrulayıcı, kümeden rastgele başka bir soru seçer ve kanıtlayıcıdan bu soruyu yanıtlamasını ister.
Cevap: Kanıtlayıcı soruyu alır, cevabı hesaplar ve doğrulayıcıya geri gönderir. Kanıtlayıcının yanıtı, doğrulayıcının, kanıtlayıcının gerçekten tanığa erişimi olup olmadığını kontrol etmesine olanak tanır. Doğrulayıcı, kanıtlayıcının tesadüfen körü körüne doğru tahminde bulunmadığından emin olmak için araştırma için başka bir soru seçer. Bu sürecin birçok kez tekrarlanmasıyla, kanıtlayıcının gerçeği uydurma olasılığı, doğrulayıcı tatmin olana kadar büyük ölçüde azalır.
Yukarıda bahsedilen telefon görüşmesi örneğinde, "Ben" bilgiyi açıklamaya isteksiz tanığım, A ise doğrulayıcıdır ve ortaya atılan zorluk "'Ben'in B'nin numarasına sahip olduğunu kanıtla." Yanıt süreci, gerçekten bende olduğunu kanıtlamak için "benim" bir çağrıyı B'nin numarasına bağlamayı içerir.
Daha önce tartışıldığı gibi Sıfır Bilgi Kanıtları (ZKP), doğası gereği gizliliğin korunması alanında önemli avantajlar sunar. Günümüzün aşırı bilgi yüklemesi çağında, kişisel veriler genellikle üçüncü taraf platformlarda depolanıyor ve bu da veri ihlali riskini artırıyor. Üstelik teknik engeller ve yasal yaptırımlardaki gecikme nedeniyle bilgi güvenliği büyük ölçüde etik kısıtlamalara dayanıyor ve bu da kullanıcıların özel bilgilerini gerçek anlamda kontrol etmesini zorlaştırıyor. ZKP teknolojisinin ortaya çıkışı, hem gizliliği koruyan hem de doğrulama verimliliğini ve güvenliğini artıran bir çözüm sağlar.
Diğer şifreleme teknolojileriyle karşılaştırıldığında ZKP'nin birçok avantajı vardır:
İster geleneksel Web 2.0'da ister yeni ortaya çıkan Web 3.0 alanında olsun, ZKP'nin uygulama olanakları oldukça geniştir.
Zk-SNARK'lar, zk-STARK'lar, PLONK ve Kurşun Geçirmezler gibi sıfır bilgi kanıtlarının birden fazla uygulaması vardır. Her türün kanıt boyutu, kanıtlayıcı süresi ve doğrulama süresi açısından avantaj ve dezavantajları vardır. Bu makale, uygulama senaryolarında en sık kullanılan dört türün tanıtılmasına odaklanmaktadır.
"Sıfır Bilgi Kısa ve Etkileşimli Olmayan Bilgi Argümanı" anlamına gelen zk-SNARK'lar, herhangi bir bilginin kendisini açıklamadan birinin bir bilgi parçasını bildiğini kanıtlamak için kullanılan kriptografik araçlardır. zk-SNARK'larda "sıfır bilgi", kanıtlayıcının bir ifadenin doğruluğunu, onun doğruluğu dışında herhangi bir bilgi vermeden kanıtlayabilmesi anlamına gelir. “Özlülük” kanıtın küçüklüğünü ve doğrulama sürecinin hızını ifade eder. "Etkileşimsiz", bir kanıt oluşturulduktan sonra kanıtlayıcı ile doğrulayıcı arasında başka bir etkileşim olmadan herkes tarafından doğrulanabileceği anlamına gelir. zk-SNARK'ların temel bileşenleri şunları içerir:
zk-SNARK'lar, anonim işlemlere sahip kripto para birimleri, güvenli oylama sistemleri, gizliliği koruyan kimlik doğrulama ve veri paylaşımı ve blockchain ölçeklenebilirlik teknolojileri gibi çeşitli gizliliği koruma senaryolarında kullanılır.
zk-STARK'lar veya "Sıfır Bilgi Ölçeklenebilir Şeffaf Bilgi Argümanları", bir tarafın (kanıtlayan) diğerine (doğrulayıcı) bilginin kendisini açıklamadan belirli bilgileri bildiklerini kanıtlamasına olanak tanır. zk-SNARK'ların aksine zk-STARK'lar güvenilir bir kurulum işlemi gerektirmez. Bu, güvenilen kurulumun sistemik bir güvenlik açığı olabileceğinden, genellikle güvenlik açısından çok önemli olduğu düşünülen bir özellik olan belirli özel bilgilerin gizliliğine güvenmedikleri anlamına gelir.
zk-STARK'lar karma fonksiyonları, polinom hesaplamaları ve hata düzeltme teorisi dahil olmak üzere çeşitli matematik alanlarındaki kavramlara dayalı olarak çalışır. Güvenilir bir kurulum olmadan kanıt oluşturmaya olanak tanıyan "sıfır bilgi ölçeklenebilir şeffaf argüman" olarak bilinen bir yapıyı kullanırlar. zk-STARK'ların potansiyel uygulamaları zk-SNARK'larınkine benzer ancak ölçeklenebilirlikleri ve şeffaflıkları nedeniyle gizliliği koruyan kripto para birimleri, blockchain ölçeklenebilirlik teknolojileri ve bulut bilişimde güvenli doğrulama dahil olmak üzere büyük ölçekli uygulamalar için özellikle uygundurlar. .
PLONK, bir kısaltma değil, yaratıcılarının soyadlarını ifade eder. Özellikle akıllı sözleşmeler ve gizlilik korumalı işlemler gibi blockchain uygulamalarında evrensel ve etkili bir ZKP çözümü sağlamak üzere tasarlanmıştır. PLONK'un özü, orijinal verileri açığa çıkarmadan veriler üzerinde aritmetik işlemlere izin veren "homomorfik gizleme" tekniğinin kullanılmasıdır. Kanıtlar oluşturmak için özel bir algoritma (bir polinom taahhüt şeması) kullanır ve kanıtlayıcıların bir dizi veri için doğru hesaplama sonuçlarına sahip olduklarını etkili bir şekilde kanıtlamalarına olanak tanır.
PLONK'un en önemli özelliklerinden biri evrenselliğidir. Parametreler belirli bir hesaplama görevi için (tek seferlik güvenilir kurulum aracılığıyla) ayarlandıktan sonra, her seferinde yeni kurulumlara ihtiyaç duymadan yeni provalar oluşturmak için birden çok kez yeniden kullanılabilirler. Bu, PLONK'u kanıt oluşturma ve doğrulama konusunda oldukça verimli hale getirir ve genellikle blockchain ve diğer dağıtılmış sistemlerdeki çeşitli hesaplama görevlerini desteklemek için tasarlanmıştır.
Yeni tanıtılan bir ZKP çözümü olan kurşun geçirmezler, güvenilir bir kurulum gerektirmez ve özellikle aralık kanıtları ve belirli türdeki aritmetik kanıtları oluşturmak için tasarlanmıştır. Benedikt Bunz, Jonathan Bootle, Dan Boneh ve diğerleri tarafından 2017'de önerilen Kurşun Geçirmezler, homomorfik şifreleme ve eliptik eğri kriptografisi gibi karmaşık matematiksel yapılar üzerinde çalışır. Kanıtlayıcıların bir sayının kesin değerini açıklamadan etkili bir aralık kanıtı oluşturmasına olanak sağlamak için bir dizi matematiksel teknikten yararlanırlar. Özellikle kripto para alanında bu, gerçek işlem tutarlarını açığa çıkarmadan işlem değerlerinin yasal aralıkta olduğunu kanıtlamak için kullanılabilir.
Kurşun geçirmez özellikleri nedeniyle kurşun geçirmezler, kripto para birimi ve blockchain alanlarında, özellikle de Monero gibi mahremiyet sağlayan paralarda, işlemlerin meşruiyetini doğrularken işlem tutarlarını gizlemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca sayısal gizliliğin gerekli olduğu diğer uygulamalarda da kullanılabilirler.
Bu dört farklı Sıfır Bilgi Kanıtı (ZKP) teknolojisini (zk-SNARK'lar, zk-STARK'lar, PLONK ve Kurşun Geçirmezler) bir hazine haritası benzetmesi yoluyla daha iyi anlayalım.
Gömülü bir hazinenin tam yerini gösteren bir hazine haritanız olduğunu hayal edin. Haritanın içeriğini veya hazinenin gerçek konumunu açıklamadan birine hazinenin nerede olduğunu bildiğinizi kanıtlamak istiyorsunuz.
zk-SNARKs: Hazine haritasının karmaşık bir yapbozunu yaratırsınız. Bu bulmacanın küçük, anahtar bir parçasını (bir kanıt) seçersiniz ve bunu diğer tarafa gösterirsiniz; bu, bulmacanın tamamını açığa çıkarmadan, bulmacanın tamamını, yani hazinenin yerini nasıl oluşturacağınızı bildiğinize onları ikna etmeye yeterlidir. Ancak bunu yapmak için, yapboz parçanızın orijinal olduğunu kanıtlayacak güvenilir bir yazıcıdan alınmış özel kalemlere ihtiyacınız var.
zk-STARK'lar: Hazine haritasının bir kısmını diğer tarafa gösterirsiniz ve onlara özel bir büyüteç (bir doğrulama algoritması) kullanarak haritanın ayrıntılarını rastgele kontrol ederek haritanın gerçekten hazineye işaret ettiğini bilmelerine gerek kalmadan kontrol edebileceklerini söylersiniz. hazinenin tam yeri. Bu büyüteç o kadar güçlü ki, gelecekteki teknolojiler (kuantum bilgisayarlar) bile hazine haritanızın sırrını çözemez.
PLONK: Bu sefer, her biri hazinenin yerini gösteren bir dizi bilmece yaratıyorsunuz. Karşı tarafa bu bilmecelerin çözümlerini doğrulamak için evrensel bir yöntem (evrensel bir kurulum) sunarsınız; her bilmeceyi tek tek çözmek zorunda kalmadan tüm cevapları bildiğinize inanmaları için yeterli olur.
Kurşun Geçirmezler: Hazinenin konumunun yaklaşık aralığını, tam konumunu açıklamadan bildiğinizi kanıtlamaya karar veriyorsunuz. Hazinenin konumunun aralığını gösteren bir dizi matematiksel problem çözümü sunuyorsunuz. Yönteminiz herhangi bir özel işaretleyici veya yazdırma tekniği gerektirmez, yani başlangıçta güven gereksinimi yoktur.
Bu benzetmede:
Her yöntemin pratik uygulamalarda kendi ödünleri vardır ve seçim, özel uygulama senaryosuna ve güvenlik ihtiyaçlarına bağlıdır.
Karşılaştırmadan önce ZKP'leri değerlendirme kriterlerini anlamamız gerekiyor:
Şimdi zk-SNARK'ları, zk-STARK'ları, PLONK'u ve Bulletproof'ları bu göstergelere göre karşılaştırıp artılarını ve eksilerini tartışalım.
Artıları
Eksileri
Artıları
Eksileri
Artıları
Eksileri
Artıları
Eksileri
Web3'te ZKP'nin birçok uygulama durumu vardır ve biz çalışma için iki tipik durumu seçtik.
zk-Rollup'lar, zincir dışı yüzlerce veya binlerce işlemi bir araya getiren ve zk-SNARK kanıtı oluşturan bir Katman 2 çözümüdür. Bu kanıt, işlem verileriyle birlikte Ethereum ana zincirine gönderilir. Her bir işlemi ana zincir işlemeden işlemlerin doğrulanmasına olanak tanır, böylece ücretleri azaltır ve verimi artırır. zk-Sync Era ve Starknet, zk-rollup teknolojisini benimsedi ve Polygon yakın zamanda zk-rollup'ları kullanan Polygon zk-EVM'yi tanıttı.
Katman 2'de zk-SNARK'ların uygulama gösterimi (Kaynak: Simon Brown)
Döviz rezervi kanıtı, kripto para borsaları veya diğer finansal kurumlar tarafından tutulan bakiyelerin doğrulanması ve kaydedilen varlıkların tutulan gerçek varlıklarla eşleştiğinden emin olunması anlamına gelir. Başlangıçta borsalar bu doğrulama için Merkle ağaçlarını ve üçüncü taraf denetim firmalarını kullandı ancak bu süreç üçüncü taraflara dayanıyordu ve hesap bakiyeleri gibi özel kullanıcı verilerinin sızdırılmasına neden olabiliyordu. Gate.io gibi borsalar artık rezerv provaları, kullanıcı verilerini şifrelemek ve zk-SNARK devreleri aracılığıyla kullanıcı varlık numaralarını elde etmek için zk-SNARK teknolojisini kullanıyor ve böylece eksiksiz rezerv prova raporları yayınlıyor.
Sıfır bilgi kanıtı teknolojisinin çeşitli çözümleri, Web3'teki güçlü potansiyelini vurgulamaktadır. ZKP, veri gizliliğinin korunmasından blockchain ölçeklendirmesine kadar güvenli ve verimli bir Web3 altyapısı oluşturmak için önemlidir. Farklı yaklaşımların avantajları ve sınırlamaları olsa da, bunlar hep birlikte daha güvenilir ve mahremiyetin korunduğu bir dijital geleceğe işaret ediyor. Teknoloji ilerledikçe ZKP ile performansı ve güvenliği optimize etme zorluklarının yavaş yavaş üstesinden gelinecek ve bu da ZKP'nin dijital dünyada giderek daha önemli bir rol oynadığını gösteriyor.