موسوعة ذهبية |

المصدر: التجميع

في عام 1985 ، ظهر المفهوم الأصلي لإثبات المعرفة الصفري (ZKP) في ورقة أكاديمية تمت مراجعتها من قبل النظراء بعنوان “تعقيد المعرفة لأنظمة الإثبات التفاعلية” ، مما يمثل اختراقًا في التشفير.استكشف الباحثون شافي جولدواسر وسيلفيو ميكالي وتشارلز راكوف ما إذا كان من الممكن إثبات أن البيانات صالحة دون الكشف عن أي معلومات غير البيانات نفسها.بعد ما يقرب من 40 عامًا ، أصبحت ZKP مكونًا أساسيًا في العديد من blockchains ، ودعم المستخدمين من خلال الخصوصية المحسنة والأمان.

ما هو صفر المعرفة؟(ZKP)

إثبات المعرفة الصفري (ZKP) هو طريقة تشفير تسمح لأطراف متعددة بالتحقق من صحة البيان دون الكشف عن معلومات خارج البيان نفسه.تستخدم العديد من blockchains ZKP لتحسين أمان التفاعلات التي تنطوي على بيانات حساسة.لذلك ، يمكن للمشاركين في blockchains مع ZKP التفاعل مع المزيد من الثقة ، حيث من غير المرجح أن يتم تسريب المعلومات الخاصة أو استغلالها من قبل الجهات الفاعلة الضارة.

مكونات إثبات المعرفة الصفرية

يتطلب ZKP ما لا يقل عن طرفين للمشاركة في كل تفاعل: المثل والمقحة.المثل مسؤول عن توفير دليل رياضي فعلي لإقناع التحقق من صحة البيان.يجب على المدقق التحقق من هذا الأدلة وأن يقبله أو يرفضه.

عادةً ما تكون هناك جولات متعددة من التواصل بين المثل والمقابلة لتقليل احتمال تكهن أي من الطرفين أو يوفر معلومات غير قانونية.

كيف يعمل إثبات المعرفة الصفر؟

تعمل ZKP باستخدام لبنات البناء الأساسية لخوارزميات التشفير المتقدمة والمفاهيم الرياضية.على سبيل المثال ، يستخدم ZKP وظائف تجزئة التشفير لتوليد تحديات عشوائية للمقدين في محاولة لبناء الثقة المتبادلة مع المداولات.

يجب أن تفي التفاعلات التي تدعمها ZKP بالشروط التالية:

نزاهة:إذا كان البيان صحيحًا ، فيجب أن يكون المثل الصادق قادرًا على إقناع المدقق بسهولة.
سلامة:إذا كان العبارة خاطئة ، فلا ينبغي أن يكون المثل غير الأمين قادرًا على خداع الماسة.
صفر المعرفة:لا يمكن لأي من الطرفين استخراج معلومات خاصة أخرى عن بعضها البعض ؛

دعونا نلقي نظرة على مثال على كيفية استخدام اثنين من المستخدمين ZKP للتداول:

يريد A (Proofer) استخدام عملة الخصوصية ZCASH لتنفيذ المعاملة بحيث لا يمكن لأي مراقب من blockchain المخفي سحب أي تفاصيل المعاملة (أي ، مبلغ النقل ، عنوان النقل ، إلخ).
B (Verifier) يريد استلام Zcash من A ولكن لا يعرف تفاصيلهم الخاصة ، مثل إجمالي الأصول المحفوظة في محفظة A.
معاملة تشفير وتقديمها إلى blockchain.
إرسال ZKP مع معاملة تشفير لإثبات أن المعاملة صالحة.
العقد الموجودة على blockchain تحقق من ZKP للتأكد من أن معاملات التشفير A صالحة بالفعل.
إذا كان ZKP صالحًا ، فسيقبله B.
ينقل Zcash من حساب A إلى حساب B.
يتم تسجيل المعاملات بشكل دائم على blockchain.

أنواع البراهين المعرفة الصفرية

يأتي ZKP بشكل أساسي في شكلين: التفاعلية وغير التفاعلية.يتضمن ZKP التفاعلي جولات متعددة من التواصل ذهابًا وإيابًا بين المثل والمقحة.لا يتضمن ZKP غير التفاعلي جولة واحدة فقط من الاتصالات-يرسل Plator رسالة إلى المدقق فقط ، وليس من الضروري أن يكونوا على الإنترنت في نفس الوقت.

الأدلة التفاعلية ليست شائعة في الأنظمة القائمة على blockchain لأنها غير فعالة وغالبًا ما تكون غير مرغوب فيها في مطالبة كلا الطرفين بالإنترنت في نفس الوقت.لذلك ، استخدم الأنواع التالية من ZKP في إعداد غير تفاعلي:

تُمكّن حجة المعرفة غير التفاعلية (ZK-SNARK) أن حجة المعرفة غير التفاعلية (ZK-SNARK) من إظهار حيازة معلومات معينة دون الكشف عن تفاصيل تلك المعلومات.يعد ZK-Snark شائعًا في Ethereum blockchain وهو مفيد بشكل خاص لعقود الذكية التي تحمي الخصوصية.يستخدم ZCASH أيضًا ZK-SNARK لإثبات صحة المعاملات المحمية ، مثل تلك التي لا تكشف عن أي معلومات-بما في ذلك المرسلين والمستفيدين ومبالغ النقل.

تعمل حجج المعرفة الشفافة القابلة للتطوير (ZK-STARK) على غرار ZK-SNARK ولكنها تهدف إلى توسيع نطاق الحوسبة الكبيرة.نظرًا للمزايا الإضافية لـ ZK-STARK مثل الشفافية وقابلية التوسع ، فهي متوافقة مع مجموعة متنوعة من تطبيقات blockchain.

يثبت إثبات مقاوم للرصاص أن القيمة ضمن نطاق معين دون الكشف عن القيمة نفسها.باستخدام المفاهيم الرياضية المتقدمة ، يمكن أن تجعل البراهين المقاومة للرصاص أدلة أصغر ، مما يقلل من حجم المعاملة ووقت التحقق.يستخدم Monero دليل مضاد للرصاص.

تطبيقات التطبيق واستخدام دليل المعرفة الصفرية

يوفر Proof Zero-knowledge مجموعة واسعة من التطبيقات في النظام البيئي blockchain ، من البروتوكولات اللامركزية التي تعزز الخصوصية إلى حلول المعاملات القابلة للتطوير.على الرغم من أن بعض حالات الاستخدام هذه قد تم اعتمادها بواسطة blockchain ، إلا أن البعض الآخر لا يزال في مرحلة المضاربة أو في المراحل المبكرة من التطوير.

المصادقة والمصادقة الآمنة:يمكن للمشاركين في DEFI استخدام ZKP لإثبات أن لديهم سمات معينة ، مثل المشاركة في أنشطة الحوكمة أو أن يصبحوا أعضاء في مجموعة حامل رمزية محددة دون الكشف عن القيمة الفعلية لهذه السمات.وبالمثل ، يمكن للمستخدمين التفاعل مع ZKP للكشف بشكل انتقائي من المعلومات المتعلقة بهوياتهم.

نظام التصويت الآمن:يسمح ZKP للمشاركين Defi بإظهار أهليتهم للتصويت وعدد الأصوات دون الكشف عن تاريخهم أو تفضيلاتهم للتصويت.

ZK-Rollupsهو حل تمديد Layer 2 الذي يحدد بيانات المعاملات خارج السلسلة أو “Rollup” كدليل تشفير ، ثم ينشر صحة المعاملة على الشبكة الرئيسية Ethereum في شكل CallData.نظرًا لأن المعاملات يتم نشرها في حزم إلى Mainnet ، فإنها عادة ما تشغل مساحة أقل ، مما يقلل من عبء الحوسبة على Ethereum.تشمل ZK-Rollups الشهيرة Zksync و Loopring.

ZK-Plasmaهو متغير لشبكة البلازما التي تستخدم ZKP لإنشاء Sidechains المحمية بالخصوصية على Ethereum.بدلاً من التحقق من جميع البيانات على MainNet ، يمكن للمستخدمين التحقق من المعاملات على Sidechain ثم نشر صلاحيتهم على Ethereum باستخدام ZKP.

التبادل اللامركزي (DEX):يمكن لـ ZKP تسهيل معاملات الأصول المختلفة دون الكشف عن سجل معاملة المستخدم أو استراتيجية أو رصيد الحساب.

شفافية سلسلة التوريد والتحقق من النزاهة:يمكن لـ ZKP تعزيز أمان سلسلة التوريد من خلال التحقق من صحة بيانات اعتماد المورد ومنتجاتها دون الحاجة إلى الكشف عن معلومات المعاملة أو معلومات الملكية حول عملية الإنتاج للأطراف غير المصرح بها.بالإضافة إلى ذلك ، قد تساعد ZKP في التحقق من الشهادات والامتثال لمعايير سلسلة التوريد التنظيمية.

يوضح الشكل التالي مقياس تطبيق تقنية المعرفة الصفرية في بعض حالات الاستخدام.لقد رأينا مبلغ الأموال المرسلة إلى العديد من تطبيقات ZKP الأكثر شعبية ، بما في ذلك ZCASH (عملة مشفرة لخصوصية) ، و Tornado Cash (غير مركزية ، وعقود ذكية غير مُدارة) ، و Railgun (Ethereum L2 Privacy) و Aztec (Ethereum L2 Compen ).بين يناير 2022 وأبريل 2024 ، تم إرسال المزيد من الأموال إلى Tornado Cash من التطبيقات الثلاثة الأخرى التي تدعم ZKP ، ما يقرب من 5 مليارات دولار.

تحديات تبني إثبات المعرفة الصفرية

على الرغم من أنه من المتوقع أن يجعل ZKP أكثر أمانًا وأكثر كفاءة ، إلا أن اعتمادها على نطاق واسع لا يزال يواجه العديد من التحديات:

يتطلب تنفيذ ونشر ZKP فهمًا عميقًا لمبادئ التشفير والرياضيات المتقدمة – معظم المطورين ليس لديهم هذه الخبرة.
يتطلب توليد ZKPs غالبًا كمية كبيرة من موارد الحوسبة ، مما يؤدي إلى أوقات معالجة المعاملات الأبطأ وزيادة الرسوم.
يمكن أن تصبح قابلية التشغيل البيني للبطولات الصعبة إذا واجه المشاركون بروتوكولات غير متوافقة أو طرق التحقق.
يمكن أن يشكل تعقيد ZKP وتخزين البيانات المقابل التحديات التنظيمية والمراجعة.

مستقبل الإثبات الصفر في blockchain

مع استمرار الوعي بأهمية خصوصية وأمن منصات blockchain في الزيادة ، من المحتمل أن يتم تبني أدلة المعرفة الصفرية على نطاق أوسع.بالإضافة إلى ذلك ، تبحث العديد من بروتوكولات الطبقة 2 على Ethereum باستمرار عن طرق لتحسين قابلية التوسع والكفاءة ، وقد تساعد أدلة المعرفة الصفرية على حل هذه المشكلات.ستلعب هذه الجهود المستمرة دورًا رئيسيًا في حماية المعلومات الحساسة للمستخدم وتوحيد معاملات blockchain لتسهيل قابلية التشغيل البيني blockchain.