Доказательство с нулевым разглашением (ZK-доказательство): что это такое и как оно работает.

Доказательство с нулевым разглашением — это, по сути, поистине уникальный криптографический метод. Он позволяет одной стороне доказать достоверность утверждения, которое затем подтверждается другой стороной, без обмена какими-либо личными данными. При правильном функционировании эта система становится ценным инструментом для масштабирования блокчейнов , сокрытия деталей транзакций и проверки личности без необходимости их разглашения.

Однако простое наличие термина «ZK» на странице продукта не гарантирует автоматически всех этих преимуществ. В этом руководстве объясняется, как работают доказательства ZK, где они фактически используются в современном криптомире, и какие ключевые вопросы следует задать, прежде чем доверять любому продукту с этой маркировкой.

• Метод доказательства с нулевым разглашением позволяет стороне доказать утверждение, не раскрывая конфиденциальные данные, лежащие в его основе.
• В мире криптовалют доказательства ZK могут подтверждать конфиденциальные данные, информацию о внесетевых учетных записях, заявления о личности и многое другое.Действительность транзакции.
• Системы ZK выгодны с точки зрения масштабируемости и конфиденциальности, поскольку процесс проверки может быть намного короче, чем раскрытие всех исходных данных.
• Достоверность доказательства может зависеть от некорректных входных данных, слабого программного обеспечения, надежных предположений о настройке, опасностей, связанных с мостовыми соединениями, или раскрытых метаданных.

Большинство людей впервые сталкиваются с криптовалютными проектами, использующими доказательства с нулевым разглашением (ZK-доказательства), когда те заявляют о своей «конфиденциальности» или «доверительности». Но эти слова ничего не значат без понимания того, что именно проверяет доказательство. Именно этот пробел является отправной точкой для большинства заблуждений новичков и мишенью для маркетинговых кампаний.

Доказательство с нулевым разглашением — это криптографическое доказательство, которое убеждает аудитора в истинности утверждения, сохраняя при этом скрытую тайну. Сторона, выдвигающая утверждение, называется инициатором, а сторона, проверяющая его, — аудитором.

В мире криптовалют это означает, что пользователь, приложение, кошелек, ролл-ап или протокол могут доказать что-либо о транзакции, подтвердить свою личность, предоставить резервную копию или выполнить вычисление, не раскрывая всех исходных данных другим. Это доказательство может защитить конфиденциальность, снизить нагрузку на проверку или и то, и другое. Однако это не делает каждый продукт, использующий доказательства ZK, анонимным или безрисковым.

Эта концепция восходит к статье Голдвассера, Микали и Ракоффа 1985 года, посвященной интерактивным системам подтверждения концепции. Современные криптовалюты используют ту же базовую идею в новых системах подтверждения концепции, которые работают без какого-либо обмена данными между валидатором и валидатором.

Три ключевых свойства определяют каждое доказательство с нулевым разглашением (доказательство ZK):

Совершенство : Это означает, что правильное утверждение должно быть принято, если все будут следовать правилам.

Обоснованность означает, что ложное утверждение должно иметь очень низкую вероятность успеха.

Принцип «нулевого знания» означает, что аудитор узнает только о том, что заявление было сделано успешно, но не знает данных, лежащих в его основе.

Главная цель — само доказательство, а не просто конфиденциальность. Система доказательства с нулевым разглашением по-прежнему требует точного публичного утверждения, достоверных частных входных данных и программного обеспечения, корректно применяющего правила доказательства.

Доказательство с нулевым разглашением (ZK-доказательство) работает путем преобразования конфиденциальной информации в проверяемые доказательства, подтверждающие публичное утверждение. Аудитор изучает эти доказательства, не имея необходимости непосредственно просматривать конфиденциальные данные.

Основные роли распределяются следующим образом:

Процесс обычно начинается с частной, конфиденциальной записи. Валидатор идентифицирует публичное утверждение, создает подтверждение и отправляет его валидатору для принятия или отклонения решения. Валидатор может видеть публичные записи, такие как название, диапазон баланса, принадлежность к группе или корневой каталог штата, но не полную конфиденциальную запись.

Разница между различными вариантами использования заключается в определении того, какие входные данные остаются приватными, а какие — публичными. Структура остается неизменной, независимо от того, является ли целью сокрытие суммы платежа, подтверждение права голоса или проверка набора транзакций вне блокчейна.

По этой причине доказательства с нулевым разглашением могут быть полезны даже тогда, когда никто из людей не видит секрета. Смарт-контракт может проверить доказательство. Rollup может опубликовать доказательство действительности. Приложение может подтвердить, что учетные данные соответствуют определенному правилу, не собирая сами учетные данные. Математические вычисления выполняют проверку, а валидатор никогда не предоставляет исходные данные.

Для лучшего понимания абстрактных принципов криптографии нет ничего нагляднее практических примеров, и проверка возраста является одним из наиболее распространенных и широко используемых примеров для этой цели.

Человек может доказать, что ему больше 18 лет, не раскрывая полную дату рождения, адрес, номер документа или имя. В этом случае общее утверждение звучит так: «Этот человек совершеннолетний». Конкретным доказательством являются документы или идентификационная информация, подтверждающие это утверждение. Проверяющему достаточно результата «пройдено» или «не пройдено», а не пригодной для повторного использования копии документа, удостоверяющего личность.

Аналогичным образом работает и зашифрованная версия. Кошелек может подтвердить принадлежность пользователя к утвержденной группе, наличие действительных учетных данных или соответствие определенному условию, прежде чем присоединиться к голосованию или подаче заявки, и приложение может проверить это подтверждение без получения оригинала документа или полной истории учетной записи.

Проверка пароля демонстрирует ту же логику в более простом контексте:

• Установщик знает пароль.
• Следователь требует доказательств того, что лицо, выдающее сертификат, об этом знает.
• Проверка должна быть проведена без передачи пароля.
• Повторно использованное или скопированное подтверждение не должно разблокировать систему в дальнейшем.

Эти аналогии рушатся, когда речь заходит об автоматической конфиденциальности. Настоящая система доказательства с нулевым разглашением (ZK) требует строгого шифрования, четко определенных входных данных, защиты от повторного воспроизведения и способа предотвращения повторного использования доказательства в неподходящем контексте. Пример с проверкой возраста работает, потому что он включает в себя все эти элементы. Но многие криптопродукты , использующие обозначение ZK, не указывают, какие из этих мер контроля фактически применяются.

Понимание доказательств с нулевым разглашением (ZK-доказательств) является источником путаницы для многих новичков в мире блокчейна и криптовалют.

Большинство блокчейнов по своей природе полностью прозрачны. При отправке биткоинов или эфириума любой может отследить транзакцию от кошелька к кошельку навсегда. Блокчейн разработан как публичный реестр.

Итак, когда в проекте упоминается термин «ZK», что же на самом деле меняется?

Это полностью зависит от цели, для которой применяются доказательства ЗК.

Использование ZK-доказательств для обеспечения конфиденциальности означает, что они скрывают определенные детали транзакции, такие как отправитель, получатель или сумма. Транзакция остается в блокчейне, но детали защищены. Zcash — более старый пример этого, использующий zk-SNARK для безопасных переводов, который может скрывать отправителя, получателя и сумму от публичного доступа.

Масштабируемость этого подхода означает, что доказательство ZK используется для сжатия набора транзакций в криптовалютной торговле и обеспечения их корректного выполнения без необходимости повторного выполнения каждого шага в основной цепочке. Данные транзакций могут оставаться полностью общедоступными; ничего не скрывается. Цель доказательства здесь — эффективность и достоверность, а не конфиденциальность.

Многие ZK-пакеты, zkEVM и сети уровня 2 попадают во вторую категорию. Эти технологии используют ZK для повышения скорости и снижения затрат, а не для сокрытия ваших данных.

Когда вы видите на продукте аббревиатуру «ZK», первый вопрос, который следует задать: что это за доказательство принципа ZK? Если команда не может ответить на этот вопрос ясно и прямо, это само по себе является ответом для вас.

Для понимания методов доказательства с нулевым разглашением (ZK-доказательства) необходимо ознакомиться с двумя основными семействами систем доказательства в криптовалютах: ZK-SNARK и ZK-STARK. Хотя обе системы решают одну и ту же фундаментальную проблему, они различаются по своим методологиям, и это различие имеет решающее значение при оценке безопасности любого проекта, который на них опирается.

Аббревиатура SNARK расшифровывается как «succinct noninteractive argument of knowledge» (краткий неинтерактивный аргумент знания), а STARK — как «scalable transparent argument of knowledge» (масштабируемый прозрачный аргумент знания). Обе семейства поддерживают свойства нулевого знания и позволяют значительно снизить затраты на проверку данных по сравнению с полным перерасчетом.

Наиболее важным моментом для начинающих является «доверенная настройка». Некоторые системы SNARK полагаются на материалы для настройки, которые необходимо создать, а затем навсегда удалить. Если эти материалы попадут в чужие руки, модель безопасности рухнет, поскольку злоумышленник может создать доказательства, которые ложно пройдут проверку. Системы STARK полностью избегают этого требования, поэтому их называют «прозрачными». Компромисс здесь заключается в том, что доказательства STARK часто имеют больший размер, что может увеличить стоимость проверки в блокчейне.

Starknet — яркий пример сети, построенной на основе подхода STARK, основанного на доказательстве работы. Это не означает, что каждая система STARK по умолчанию является частной, но это иллюстрирует, как подход, основанный на доказательстве работы, влияет на решения, принимаемые в реальной инфраструктуре.

Доказательства с нулевым разглашением (ZK-доказательства) используются в широком спектре криптовалютных приложений, намного превосходящем представления большинства новичков. В каждом случае применения скрываются разные данные, доказывается разное утверждение и возникают различные риски.

К наиболее заметным визуальным приложениям в мире криптовалют относятся следующие:

• Защищенные платежи: Она скрывает подробную информацию о выбранных транзакциях, такую ​​как отправитель, получатель или сумма.
• ZK-свертки: Это обеспечивает корректное выполнение наборов транзакций без необходимости повторного выполнения каждого вычисления в базовой цепочке.
• Системы идентификации: Соответствие требованиям, уникальность или квалификация подтверждаются без предоставления соответствующего документа.
• Подтверждение резервов: Это показывает ограниченные претензии в отношении активов или обязательств, которые были предъявлены.
• Инструменты, аналогичные zkTLS: Установление фактов на основе веб-сессий без раскрытия самой сути сессии.
• Системы голосования: Критерии отбора устанавливаются с минимизацией риска привязки голосов к конкретным лицам.
• Внешние вычисления: Это доказывает, что результат был получен в соответствии с предполагаемой программой.

Наиболее распространенными сценариями использования, обеспечивающими конфиденциальность, являются сценарии использования криптовалют. Категория криптовалют, ориентированных на конфиденциальность, включает активы, где конфиденциальность транзакций или ограничения метаданных являются центральными элементами их предложения. Доказательства с нулевым разглашением могут способствовать достижению этой цели, но поведение кошелька, прозрачные адреса, метаданные и дизайн приложения — все это влияет на фактическую конфиденциальность, которую испытывает пользователь.

Zcash — наиболее известный пример. Он использует zk-SNARKs для обеспечения безопасности транзакций, позволяя пользователям подтверждать право собственности на информацию, не раскрывая её.

Идентификация — это отдельный вариант использования. Категория криптовалют, связанных с идентификацией, подходит для систем, проверяющих членство, уникальность, учетные данные или разрешения. World ID использует доказательства с нулевым разглашением, так что пользователь может подтвердить действительность учетных данных, не раскрывая исходные данные, удостоверяющие личность заявителя. Выборочное раскрытие информации посредством проверяемых учетных данных использует аналогичный подход, позволяя владельцу раскрывать только определенные поля учетных данных, а не весь документ целиком.

В большинстве случаев, не связанных с токенами, доказательства с нулевым разглашением информации подпадают под более широкую концепцию криптографии, повышающей конфиденциальность. Хотя доказательства ограничивают раскрытие информации, они не устраняют необходимость доверия к эмитентам, программному обеспечению, кошелькам и оборудованию.

Этот раздел чрезвычайно важен для новичков, хотя большинство криптовалютных проектов избегают его четкого объяснения.

Нулевое доказательство не может доказывать истинные факты. Его роль ограничивается проверкой истинности данного математического утверждения относительно заданных входных данных.

Доказательство с нулевым разглашением может продемонстрировать, что скрытый входной сигнал удовлетворяет определенному правилу. Однако оно не может доказать, что этот скрытый входной сигнал поступил от заслуживающего доверия лица, точного датчика, обмена растворителями или надежного эмитента, если окружающая система также не соответствует этому правилу.

Эти ограничения очевидны во многих заявлениях, касающихся криптовалют. Например, подтверждение резервов может продемонстрировать, что зарезервированные средства соответствуют определенному стандарту, но оно может не доказать полный объем обязательств, истинное право собственности на активы или то, были ли средства временно заимствованы для прохождения комплексной проверки. Аналогично, подтверждение кредитоспособности может показать, что подписанный кредит соответствует правилу, но оно не может доказать, что эмитент надлежащим образом провел комплексную проверку.

Самые существенные недостатки кроются вне самого доказательства:

• Доверьтесь полученным данным: Данные, использованные для проверки, могут быть неверными или подвергнутыми манипуляциям.
• Доверие к эмитенту: Лицо, подписавшее рекомендацию, может быть слабым, скомпрометированным или нечестным.
• Доверие в Оракул: Данные, находящиеся вне цепочки, могут быть устаревшими или измененными до внесения в систему проверки.
• Доверьтесь устройству: Вредоносное программное обеспечение может повлиять на то, что пользователь подписывает или видит до создания подтверждающих документов.
• Утечка метаданных: Адреса, время, IP-данные и поведение приложений могут выявлять определенные закономерности, даже если само доказательство скрывает лежащие в его основе данные.

По этой причине любое утверждение, основанное на доказательстве с нулевым разглашением, всегда должно содержать точное указание на проверяемое утверждение. Такие термины, как «приватный», «проверенный» и «соответствующий», являются неполными обозначениями, если в приложении не указано, какие данные скрыты, какие данные остаются общедоступными и кто гарантирует достоверность фактических входных данных.

Хотя сама система доказательств может быть математически корректной, используемый в ней продукт может дать сбой. Одного лишь понимания математических аспектов недостаточно, и для большинства пользователей практические риски, описанные ниже, более значительны, чем само шифрование.

Наиболее часто неправильно понимаемый риск — это доверенная настройка. Это не всегда непреодолимое препятствие, но это вполне реальное предположение. Пользователи должны знать, использует ли проект протокол настройки, настройку, специфичную для конкретной схемы, или прозрачную схему подтверждения.

Стоимость доказательства может незаметно централизовать систему. Если лишь немногие операторы могут достаточно быстро генерировать доказательства, сеть может проверять результаты с низкими затратами, при этом полагаясь на специализированную инфраструктуру для их получения. Это следует учитывать любой сети ZK-Rollup или вычислительной сети, заявляющей о своей децентрализации.

К заявлениям о конфиденциальности следует относиться внимательно. Инструмент может скрывать суммы транзакций, оставляя адреса общедоступными, или анонимизировать приложение, сохраняя при этом информацию о квалификации валидатора, или устанавливать диапазон баланса, оставляя при этом активность кошелька и время транзакций полностью видимыми. Например, при торговле криптовалютами вы можете предполагать, что ваша конфиденциальность полностью гарантирована.

В маркетинге ZK также встречаются заявления о квантовых свойствах. Некоторые системы описывают постквантовые свойства, но это не означает, что каждый актив ZK, кошелек, мост или сетевое приложение защищены от будущих криптографических атак. Важно понимать, что защита криптовалют требует комплексного подхода.

Первый шаг — точно определить, что представляет собой этот инструмент: это кошелек для обеспечения конфиденциальности, решение для ролл-ап, токен, система идентификации, страница подтверждения резервов или инфраструктура для разработчиков? Простое название «ZK» не даст ответа на этот вопрос.

Перед привязкой кошелька, переводом средств через мост или покупкой токена воспользуйтесь этим контрольным списком:

• Укажите точное утверждение, которое проверяется в доказательстве.
• Проверьте, какие данные останутся общедоступными после включения проверки.
• Проверьте адрес сети, моста и смарт-контракта по отдельности.
• Проверьте, требует ли система проверки надежной настройки.
• Проверьте, задействован ли центральный секвенсор, эмитент или оператор.
• Платить небольшое пробное лечение Перед переводом ценных средств.
• Фразы восстановления и устройства подписи следует хранить отдельно от заявлений, поданных в приложение.

Целенаправленное управление кошельком здесь имеет решающее значение, поскольку для работы большинства инструментов ZK требуется интерфейс кошелька или учетная запись. Если вы новичок в самостоятельном хранении криптовалюты и собираетесь работать с незнакомым приложением ZK, наша статья о лучших криптовалютных кошельках для начинающих расскажет об основных категориях и о том, на что следует обратить внимание перед подключением.

Поддержка биржи — это отдельный контрольный пункт. Централизованная платформа может размещать токены, привязанные к ZK, не поддерживая при этом все возможные решения для роллапа, защищенные адреса или пути вывода средств. Если вы новичок в торговле криптовалютами и ищете активы, привязанные к ZK, удобные для начинающих криптобиржи предоставят информацию о том, что можно сравнить с точки зрения комиссий, безопасности и поддерживаемых активов. Для пользователей, работающих с DeFi-приложениями на основе роллапа ZK, более актуальными являются децентрализованные биржи (DEX).

Вот простой алгоритм действий: прочтите подтверждение подлинности приложения, проверьте строку и адрес смарт-контракта, протестируйте в небольших количествах, никогда не регистрируйтесь в чем-либо, что вам незнакомо, и считайте, что конфиденциальность частичная, пока инструмент не сообщит вам, что именно он скрывает.