Arten von Zero-Knowledge-Beweisen: die Vor- und Nachteile

Wichtige Punkte:
Zero-Knowledge-Proof ist eine Technologie mit großem Mining-Potenzial. Ihre Anwendung ist jedoch eine andere Sache.
Es gibt zwei Arten von Zero-Knowledge-Beweisen: interaktive und nicht-interaktive.
IZKPs erfordern eine gegenseitige Überprüfung zwischen dem Beweiser und einem Prüfer. NIZKPs erfordern keine Interaktion, der Beweiser erstellt in sich geschlossene Beweise, um das Problem zu klären.
Zero-Knowledge-Beweise und ihre Anwendungen haben noch viel Potenzial für die Praxis. Nicht nur die Methode, sondern je nach Situation kann jede Art von ZKP angewendet werden.
Aber ist die Anwendung dieser Technologie dieselbe? Gemeinsam mit Coincu beantworten wir diese Frage für Sie im folgenden Artikel.
Was ist ein Zero-Knowledge-Proof (ZKP)?
Mit der ständigen Weiterentwicklung der Computertechnologie im digitalen Zeitalter können wir große Mengen persönlicher und geschäftlicher Daten problemlos im Internet speichern, übertragen und analysieren, was Bedenken hinsichtlich der Rechte aufkommen lässt. Auch die Datensicherheit und der Datenschutz nehmen zu.
Zero-Knowledge-Beweise sind eine Art Kryptografie. ZKP basiert auf dem Prinzip, dass eine Beweispartei dem Prüfer zeigt, dass die von ihr gelieferten Informationen wahr sind, ohne dabei irgendwelche realen Informationen preiszugeben.
Für Menschen, die Kontrolle und Unabhängigkeit über ihre Informationen verlangen, bietet ZKP sowohl Flexibilität als auch Auswahl. Durch die Kombination von Blockchain-Technologie und ZKP werden mehrere Anwendungsfälle abgedeckt.
Arten von Zero-Knowledge-Beweisen
Es gibt zwei Arten von Zero-Knowledge-Beweisen: interaktive und nicht-interaktive.
Interaktive Zero-Knowledge-Beweise (IZKPs) erfordern eine Konversation zwischen einem Beweiser und einem Prüfer, in der der Beweiser auf die Anfragen des Prüfers antwortet. Diese Interaktion kann persönlich oder über ein Netzwerk wie das Internet erfolgen. Mehrere Interaktionen mit dem Prüfer sind notwendig, damit dieser weitere Informationen zu der zu beweisenden Behauptung anfordern kann. In jeder Runde muss der Beweiser auf die Anfrage des Prüfers antworten.
Dieser interaktive Beweisansatz ist bei bestimmten großen Problemen möglich, bringt jedoch Zeit- und Rechenaufwand mit sich und erfordert die Kommunikation aller Beteiligten.
Nicht-interaktive Zero-Knowledge-Beweise (NIZKPs) hingegen erfordern keine Interaktion zwischen Beweiser und Prüfer. Stattdessen generiert der Beweiser einen einzigen, in sich geschlossenen Beweis, den der Prüfer unabhängig überprüfen kann, ohne dass weitere Kommunikation erforderlich ist. Da Beweiser und Prüfer nicht gleichzeitig online sein oder viele Nachrichten austauschen müssen, ist dies möglicherweise bequemer und effizienter als interaktive Beweise.
Nicht-interaktive Beweise sind schneller als interaktive Beweise und erfordern weniger Verarbeitung und Kommunikation. Dennoch ist dies manchmal kein praktikabler Ansatz, beispielsweise wenn für den Beweis zusätzliche Informationen erforderlich sind oder wenn ein äußerst komplizierter Vorschlag bewiesen werden muss.
Das erforderliche Maß an Vertrauen zwischen Beweiser und Prüfer ist einer der grundlegenden Unterschiede zwischen interaktiven und nicht-interaktiven Zero-Knowledge-Beweisen. Bei einem interaktiven Beweis muss der Prüfer darauf vertrauen, dass der Beweiser das Protokoll befolgt und ehrlich auf seine Anfragen antwortet. Bei einem nicht-interaktiven Beweis hingegen muss der Prüfer dem Beweiser nicht vertrauen, da er den Beweis unabhängig prüfen kann, ohne von Informationen abhängig zu sein, die vom Beweiser bereitgestellt werden.
Sowohl interaktive als auch nicht-interaktive Zero-Knowledge-Beweise haben Vor- und Nachteile, und die optimale Option für einen bestimmten Fall wird durch die Anforderungen und Einschränkungen bestimmt.
Interaktive Beweise können in Fällen angemessener sein, in denen Beweiser und Prüfer beide online sind und problemlos miteinander kommunizieren können.
Nicht-interaktive Beweise können dagegen in Fällen geeigneter sein, in denen Beweiser und Prüfer nicht gleichzeitig online sind oder die Vertrauenswürdigkeit des Beweisers fraglich ist. Schließlich werden interaktive und nicht-interaktive Zero-Knowledge-Beweise häufig auf der Grundlage bestimmter Herausforderungen und Anwendungssituationen ausgewählt.
IZKPs können nicht flächendeckend umgesetzt werden
Einer der am längsten erforschten und am häufigsten verwendeten Zero-Knowledge-Beweistypen ist der interaktive Zero-Knowledge-Beweis. Während dieses Beweisverfahrens gibt es viele Kontaktrunden zwischen dem Beweiser und dem Prüfer.
Für IZKP sind Interaktionen zwischen Beweisern und Verifizierern erforderlich, die ineffizient und zeitaufwändig sein können. Um den Beweis abzuschließen, muss der Beweiser viele Nachrichten mit dem Verifizierer austauschen. Wenn Geschwindigkeit entscheidend ist, wie etwa beim Hochfrequenzhandel oder bei Echtzeit-Entscheidungen, kann dies ein Problem darstellen.
Beispielsweise müssen Sie ein Geschäft betreten, um Alkohol zu kaufen, können Ihr Alter aber nicht über Ihr Aussehen hinaus nachweisen, wenn der Ladenbesitzer misstrauisch wird. An dieser Stelle müssen Sie im Voiceover erklären, wie Sie Alkohol kaufen können.
IZKP geht davon aus, dass der Beweiser und der Prüfer die Wahrheit sagen und nicht versuchen werden, zu betrügen oder die Beweise zu verändern. Diese Annahme ist jedoch nicht immer richtig, und der Beweiser kann versuchen, den Prüfer zu täuschen, indem er falsche Signale sendet oder die Beweise auf irgendeine Weise verändert. Dies könnte die Integrität des Beweises gefährden und seine Verwendbarkeit beeinträchtigen.
Um es klar auszudrücken: Sie sind nicht alt genug, um Alkohol zu trinken, aber Sie benutzen trotzdem Worte, um das Gegenteil zu beweisen. Wenn das so wäre, wäre das verheerend.
Obwohl IZKPs hervorragende Sicherheits- und Datenschutzgarantien bieten können, ist ihre breite Verwendung aufgrund der oben genannten Nachteile eingeschränkt.
ZK-SNARK
ZK-SNARK steht für Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Knowledge Argument. Das ZK-SNARK-Protokoll weist die folgenden Merkmale auf:
Prüfer mit null Informationen können die Wahrheit einer Aussage bestätigen, ohne sonst etwas darüber zu wissen. Das Einzige, was der Prüfer über die Behauptung weiß, ist, ob sie wahr oder falsch ist.
Kurz gesagt, der Zero-Knowledge-Beweis ist einfacher als der Beweis und kann schnell gezeigt werden.
Nicht-interaktive Beweise unterscheiden sich von interaktiven Beweisen dadurch, dass Beweiser und Prüfer nur einmal miteinander kommunizieren, im Gegensatz zu interaktiven Beweisen, die viele Kommunikationsrunden beinhalten.
Argument: Da die Beweise die Anforderung der „Rationalität“ erfüllen, ist Betrug sehr unwahrscheinlich.
(Von) Wissen: Es ist schwierig, einen Zero-Knowledge-Beweis zu erbringen, ohne Zugriff auf vertrauliche Informationen zu haben. Ein Beweiser ohne Zeugen wird die Berechnung eines gültigen Zero-Knowledge-Beweises sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich finden.
Um das vertrauenswürdige Setup verwenden zu können, muss der Benutzer den Teilnehmern vertrauen, die den Parameter erstellen. Die Erstellung von ZK-STARK hat jedoch die Demonstration von Protokollen ermöglicht, die in instabilen Kontexten funktionieren.
ZK-STARK
Der Begriff ZK-STARK steht für Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. ZK-STARK ist identisch mit ZK-SNARK, weist jedoch folgende Unterschiede auf:
Skalierbar: Wenn die Größe des Zeugen größer ist, generiert und verifiziert ZK-STARK Beweise schneller als ZK-SNARK. Bei Verwendung von STARK-Beweisen steigen die Beweis- und Verifizierungszeiten nur minimal an, wenn die Zahl der Zeugen zunimmt (die Beweis- und Verifizierungszeit von SNARK steigt linear mit der Zeugengröße an).
Transparenz: Anstatt Vertrauen aufzubauen, verlässt sich ZK-STARK auf öffentlich überprüfbare Randomisierung, um öffentliche Parameter für Beweise und Verifizierungen zu erzeugen. Dadurch sind sie weniger undurchsichtig als ZK-SNARK.
ZK-STARKs erstellen umfangreichere Beweise als ZK-SNARKs, was höhere Verifizierungskosten bedeutet. Unter bestimmten Umständen (z. B. beim Nachweis enormer Datensätze) kann ZK-STARK jedoch kostengünstiger sein als ZK-SNARK.
 Abschluss
Im Gegensatz zu zkSNARKs basieren zkSTARKs auf prägnanten, interaktiven Beweisen, was bedeutet, dass Beweise schnell verifiziert werden können, ohne dass eine Interaktion zwischen Beweiser und Prüfer erforderlich ist. Daher bieten zkSTARKs bessere Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Skalierbarkeit.
Doch mit dem technologischen Fortschritt werden sich auch Zero-Knowledge-sichere Technologien weiterentwickeln und Anwendung finden.
Zwar bietet die Blockchain Dezentralisierung, Transparenz und viele weitere Vorteile, doch die bloße Verwendung von Adressen anstelle von Identitäten gewährleistet keinen Datenschutz.
In Bezug auf Datenschutz und Sicherheitsüberprüfung bietet die Zero-Knowledge-Proof-Technologie ein breites Anwendungsspektrum. Obwohl es sich nicht um eine neue Technologie handelt, gibt es bei ihrer Anwendung für das Wachstum des Blockchain-Sektors noch viel Neues zu entdecken und in der Praxis zu zeigen.
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Harald
Coincu-Neuigkeiten