Zero-knowledge proof: mi a zéró-tudás bizonyítás?

A zéró-tudás (Zero-Knowledge - ZK) bizonyítás olyan kriptográfiai protokoll, amely lehetővé teszi egy személy (a bizonyító) számára, hogy egy másik személyt (a hitelesítő) meggyőzzön egy adott állítás igaz voltáról anélkül, hogy magáról az állításról bármilyen részletet felfedne.

Zéró-tudás bizonyítás (ZK) kritériumai

Shafi Goldwasser, Silvio Micali és Charles Rackoff kutatók az 1980-as évek elején mutatták be először az ötletet. A ZK-bizonyíték fő célja, hogy meggyőzze a verifikátort arról, hogy egy állítás igaz anélkül, hogy az állítás valódiságán kívül bármilyen más információt felfedne. Egy megfelelő zéró-tudás bizonyításnak a három kritériumnak kell megfelelnie:

1. Teljesség: A hitelesítő nagy valószínűséggel elfogadja a bizonyítást, ha az állítás igaz, és mind a bizonyító, mind a hitelesítő betartja a protokollt.
2. Megbízhatóság: Ha az állítás valótlan, a bizonyítónak nem tudhatja meggyőzni a hitelesítőt az ellenkezőjéről.
3. Nulla tudás: A hitelesítő még a bizonyítóval való együttműködés után is csak az állítás igazságát érti meg, és semmi mást nem tud a titokról.

A bizonyító és a hitelesítő a protokoll több fordulójában interakcióba lép, és a konklúzióban a hitelesítő bizalmat ébreszt az állítás valódiságában anélkül, hogy további információt tudna meg a titokról.

Hogyan működik a Zero-Knowledge proof?

A tudományos szférában gyakran használnak egy egyszerű példát a kriptográfiai algoritmus által fenntartott logika illusztrálására, amely lehetővé teszi ezt a technológiát, mégpedig az "Ali Baba barlangja" példáján keresztül. Képzeljük el, hogy két szereplő, Alice és Bob egy olyan barlang nyílásánál találja magát, amelynek két külön bejárata van két külön útra (A és B). A barlang belsejében van egy ajtó, amely összeköti a két utat, de csak egy titkos kóddal nyitható ki. Bob (a "tesztelő") birtokolja ezt a kódot, Alice (a "hitelesítő") pedig meg akar győződni arról, hogy Bob nem hazudik. Hogyan tudja Bob megmutatni Alice-nak, hogy nála van a kód anélkül, hogy felfedné a tartalmát? Alice a barlangon kívül várakozik, Bob pedig véletlenszerűen elindul az egyik úton (A vagy B). Ha már bent van, Alice megközelíti a bejáratot, és megkéri Bobot, hogy a két út egyikén keresztül lépjen ki. Mivel Bob birtokában van a titkos kódnak, mindig azon az úton tud visszatérni, amelyet Alice kér tőle, még akkor is, ha az nem esik egybe azzal az úttal, amelyet először választott, mivel ebben az esetben ki tudja nyitni az ajtót, és a másik oldalon keresztül tud kijutni.

Melyek a zéró tudású bizonyítások alkalmazási területei? 

A ZK-bizonyítékok elsősorban fontos adatvédelmi és biztonsági kérdésekkel foglalkoznak, és kulcsfontosságúak a kriptovaluták világában a tranzakciók adatvédelmének és skálázhatóságának javítása szempontjából. Lehetővé teszik az anonim tranzakciókat anélkül, hogy a tranzakció részleteit vagy a felhasználók személyazonosságát felfednék, ahogyan ez a magánélet védelmére összpontosító kriptovaluták esetében, például a Zcash (ZEC) esetében történik. A ZK-bizonyítékok az elektronikus szavazási rendszerekben is használatosak, ahol lehetővé teszik a szavazók számára, hogy szavazatuk jogosságát a tényleges szavazat felfedése nélkül bizonyítsák, így védve a szavazók magánéletét és a választási folyamat integritását. A zéró-tudás bizonyítékok javíthatják a tranzakciók adatvédelmét a központi banki digitális valutákban (CBDC) azáltal, hogy megkönnyítik a privát tranzakciókat és fenntartják a felhasználók anonimitását. A CBDC-tranzakciókban a magánélet és az átláthatóság egyensúlyba hozásával a ZK-bizonyítékok lehetővé teszik az ellenőrizhetőséget anélkül, hogy a tranzakciók részleteit nyilvánosságra hoznák.

Zero-knowledge bizonyítékok a blokkláncon 

A ZK-biztosítékok integrálhatók a blokkláncplatformokba, sőt, már sikeresen implementálták őket különböző blokklánchálózatokba. A ZK-bizonyítékok hatékony technikát nyújtanak a hatékonyság, a biztonság és az adatvédelem fokozására a blokkláncrendszerekben. Adatvédelem és bizalmasság: A bizonyítás lehetővé teszik a privát tranzakciókat, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy tranzakciókat hajtsanak végre anélkül, hogy felfednék a mögöttes információkat, például a tranzakció összegét, valamint a feladó és a címzett címét. A nyílt blokkláncokon a felhasználói adatvédelem javítása ettől függ. Ellenőrzés és auditálás: A valós adatok vagy információk nyilvánosságra hozatala nélkül a ZK-bizonylatok felhasználhatók bizonyos számítások vagy állítások pontosságának ellenőrzésére. Ez garantálja az adatok integritását és lehetővé teszi a hatékony auditálási eljárásokat. Skálázhatóság: A ZK-bizonyítékok növelhetik a platform skálázhatóságát azáltal, hogy tömör bizonyítékokat kínálnak az összetett számításokhoz, ami segíthet minimalizálni a blokklánc számítási és tárolási terheit. Azonosság és hitelesítés: A ZK biztonságos személyazonosság-ellenőrzésre és hitelesítésre való alkalmazásával a felhasználói adatvédelem mellett a blokklánc-alapú alkalmazások biztonságosabbá válnak. Láncok közti átjárhatóság: A Zero Knowledge bizonyítékok segíthetnek a láncok közötti kommunikációban és az eszközátvitelben, miközben védik a magánéletet, megkönnyítve a különböző blokklánc-hálózatok közötti átjárhatóságot.

Milyen hátrányai vannak a zéró-tudás bizonyításnak?

A ZK-bizonyítékok nem feltétlenül alkalmasak minden felhasználási esetre vagy ágazatra, mivel a megfelelő alkalmazásukhoz különleges képzésre és tapasztalatra van szükség, számításigényesek és bonyolult lehet a megvalósításuk. Ez megakadályozhatja, hogy széles körben használják és elfogadják őket számos területen. Ha megfordítjuk az etikai vonatkozásait a protokollnak, akkor a zéró-tudású bizonyítékok egy olyan komplexitási réteget adhatnak, amely megnehezítheti a projektek ellenőrzését, ami aggodalmat kelthet a lehetséges biztonsági hibákkal kapcsolatban. Továbbá, bár a ZK-bizonyítékok az információk elrejtésével javítják a magánélet védelmét, bizonyos helyzetekben pont ebből adódóan megkönnyíthetik az illegális tevékenységet, ami nehézségeket okozhat a szabályozások betartásában.