Anonymita byla vždy považována za jednu z velmi cenných charakteristik kryptoměnové komunity. Je to předchůdce zastupitelnosti, což je vlastnost, která je také nezbytná pro široce používanou formu peněz. Stejně tak většina držitelů kryptoaktiv nechce, aby jejich aktiva a záznamy transakcí byly plně zveřejněny. Ze všech různých kryptografických technologií, které se snaží zajistit soukromí blockchainům, jsou dva pozoruhodné příklady zk-SNARK a zk-STARK.
zk-SNARK představuje zjednodušený neinteraktivní důkaz nulových znalostí a zk-STARK představuje zjednodušený plně transparentní důkaz nulových znalostí. Zk-SNARK se již používá v platebních systémech založených na blockchainu, jako jsou projekty Zcash, JP Morgan Chase, a jako bezpečná metoda ověřování klient-server. Ale zatímco zk-SNARK jsou již dobře zavedené a široce používané, zk-STARK je nyní nabízen jako nová a vylepšená verze protokolu, která má za cíl vyřešit mnoho předchozích nedostatků zk-SNARK.
Bajka o jeskyni Ali Baba
V roce 1990 publikoval kryptograf Jean-Jacques Quisquater (spolu s dalšími spolupracovníky) článek s názvem „Jak vysvětlit dětem protokoly důkazu nulových znalostí“. Tento článek představuje koncept důkazů o nulových znalostech a zahrnuje podobenství o Alibabově jeskyni. Tato bajka byla od svého vzniku mnohokrát adaptována a nyní máme několik verzí. Ale vyjádřený obsah je v podstatě stejný.
Představme si kruhovou jeskyni s vchodem a magickými dveřmi, které oddělují dvě cesty. Aby bylo možné otevřít magické dveře, je třeba zašeptat správné tajemství. Počítejte tedy s tím, že Alice (žlutá) chce Bobovi (modrá) dokázat, že ví, jaké je heslo, ale zároveň heslo udržet v tajnosti. Aby to udělal, Bob souhlasí, že počká venku, zatímco Alice vstoupí do jeskyně a vybere si jednu ze dvou cest na konec. V tomto případě se rozhodne jít cestou 1.
Po chvíli Bob jde ke vchodu a volá, ze které strany chce, aby se Alice vynořila (v tomto případě by to byla cesta 2).
Pokud Alice zná heslo, bude schopna správně následovat cestu, kterou Bob vyžaduje.
Tento proces lze několikrát opakovat, aby se potvrdilo, že Alice nezvolila správnou cestu díky štěstí.
Alibabovo jeskynní podobenství ilustruje koncept důkazů nulových znalostí, které jsou součástí protokolů zk-SNARK a zk-STARK. Důkazy s nulovými znalostmi lze použít k prokázání vlastnictví určitých znalostí, aniž by o nich byly odhaleny jakékoli informace.
zk-SNARKs
Zcash je první rozšířenou aplikací zk-SNARKů. Zatímco projekty na ochranu soukromí, jako je Monero, využívají také kruhové podpisy a další techniky, které účinně vytvářejí kouřovou clonu k ochraně odesílatelů, zk-SNARK zásadně mění způsob sdílení dat. Soukromí společnosti Zcash vychází ze skutečnosti, že transakce v síti mohou být šifrovány, ale stále lze ověřit platnost pomocí důkazů s nulovými znalostmi. Proto ti, kdo prosazují pravidla konsenzu, nemusí znát všechna data o každé transakci. Stojí za zmínku, že funkce ochrany osobních údajů v Zcash jsou ve výchozím nastavení neaktivní a jsou volitelné, s výhradou ručního nastavení.
Důkazy s nulovými znalostmi umožňují jedné osobě dokázat druhé osobě, že to, co uvádí, je pravda, aniž by prozradila jakékoli informace přesahující platnost prohlášení. Zúčastněné strany se často nazývají dokazovatelé a ověřovatelé a tajemství, která mají, se nazývají důkazy. Hlavním účelem těchto funkcí je umožnit co nejmenší výměnu dat mezi oběma stranami. Jinými slovy, lidé mohou používat důkazy s nulovou znalostí, aby dokázali, že něco vědí, aniž by prozradili jakékoli informace o znalosti samotné.
Ve zkratce SNARK první písmeno „succinct“ znamená, že tyto důkazy jsou jednoduché a lze je rychle ověřit. "Neinteraktivní" znamená, že mezi ověřovatelem a ověřovatelem existuje jen malá interakce. Starší verze protokolů prokazujících nulové znalosti obvykle vyžadovaly komunikaci mezi ověřovatelem a ověřovatelem, a proto byly považovány za „interaktivní“ důkazy s nulovými znalostmi. Ale v "neinteraktivní" struktuře si ověřovatel a ověřovatel stačí vyměnit relevantní důkazy.
V současné době se důkazy zk-SNARK spoléhají na počáteční nastavení důvěry mezi dokazovateli a ověřovateli, což znamená, že k vytvoření důkazu s nulovými znalostmi a tedy soukromé transakce je vyžadována sada veřejných parametrů. Tyto parametry jsou téměř jako pravidla hry, jsou naprogramovány v protokolu a jsou jedním z nezbytných faktorů k prokázání platnosti transakce. To však vytváří potenciální problémy s centralizací, protože parametry často nastavuje velmi malá skupina.
Zatímco původní veřejné nastavení je základem pro dnešní implementace zk-SNARK, výzkumníci pracují na nalezení alternativ, které snižují důvěru požadovanou v procesu interakce. Fáze počátečního nastavení je důležitá, aby se zabránilo falešným výplatám, protože pokud má někdo přístup k náhodnosti generovaných parametrů, mohl by vytvořit falešné důkazy, které jsou platné pro validátor. V Zcash se fáze počátečního nastavení nazývá proces generování parametrů.
Pojďme si znovu promluvit o zkratce „ARguments“. zk-SNARKy jsou považovány za přiměřeně vyčíslitelné, což znamená, že pravděpodobnost, že falešný dokazovač úspěšně podvede systém, je velmi malá. Tato vlastnost se nazývá robustnost a předpokládá, že dokazovač má omezený výpočetní výkon. Teoreticky může dokazovatel s dostatečným výpočetním výkonem vytvářet padělané důkazy, což je jeden z důvodů, proč jsou kvantové počítače mnohými považovány za možnou hrozbu pro zk-SNARK a blockchainové systémy.
Poslední iniciála je "Znalosti", což znamená, že dokazovatel nemůže konstruovat důkazy bez skutečných znalostí (nebo svědků), které by podpořily jeho prohlášení.
Důkazy s nulovými znalostmi lze rychle ověřit a obvykle zabírají mnohem méně dat než standardní bitcoinové transakce. To otevírá novou cestu pro technologii zk-SNARK, která může být použita jako řešení pro anonymitu a škálovatelnost.
zk-STARKs
zk-STARK byly vytvořeny jako alternativní verze protokolu zk-SNARK a jsou považovány za rychlejší a pohodlnější implementaci technologie. Ale co je důležitější, zk-STARK nevyžaduje počáteční nastavení důvěryhodnosti (proto písmeno "T" pro transparentnost).
Technicky Zk-STARK nevyžadují inicializované důvěryhodné nastavení, protože spoléhají na štíhlejší symetrickou metodu šifrování prostřednictvím kolizí hašovacích funkcí. Tento přístup také eliminuje předpoklady teorie čísel zk-SNARK, které jsou výpočetně drahé a teoreticky zranitelné vůči útokům kvantových počítačů.
Jedním z hlavních důvodů, proč Zk-STARK poskytuje pohodlnější a rychlejší implementaci, je to, že množství komunikace mezi ověřovateli a ověřovateli zůstává konstantní s ohledem na jakýkoli přírůstek výpočtu. Naproti tomu u zk-SNARK platí, že čím více výpočtů je zapotřebí, tím vícekrát musí strany posílat zprávy tam a zpět. Proto je celková velikost dat zk-SNARK mnohem větší než velikost dat v důkazu zk-STARK.
Je jasné, že jak zk-SNARKS, tak zk-STARK přitahují stále více otázek ohledně anonymity. Ve světě kryptoměn mají tyto protokoly obrovský potenciál stát se převratným přístupem k širokému použití.
