Zero-knowledge proof (ZKP) เป็นเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่ถูกเสนอครั้งแรกโดย S. Goldwasser, S. Micali และ C. Rackoff ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ในบทความเรื่อง The Knowledge Complexity Of Interactive Proof Systems ในบทความนี้ แนวคิดดังกล่าวถือเป็นแบบจำลองทางทฤษฎีเพื่อแก้ไขปัญหาการตรวจสอบงบทางคณิตศาสตร์โดยไม่เปิดเผยหลักฐาน แนวคิดนี้ได้รับความสนใจอย่างมากในชุมชนวิชาการเนื่องจากท้าทายขีดจำกัดของเทคนิคการเข้ารหัสแบบเดิมๆ และมอบแนวทางใหม่ในการจัดการข้อมูลที่ละเอียดอ่อน
เมื่อเวลาผ่านไป ZKP พัฒนาจากแนวคิดทางทฤษฎีเชิงนามธรรมไปเป็นโปรโตคอลที่เป็นรูปธรรมซึ่งสามารถรวมเข้ากับการใช้งานต่างๆ ได้ ในปี 2010 Groth ตีพิมพ์บทความเรื่อง Short Paring-based Non-interactive Zero-Knowledge Arguments ซึ่งกลายเป็นงานสำคัญในการพัฒนา zk-SNARK ซึ่งเป็นโซลูชันที่สำคัญใน ZKP การใช้งานจริงที่สำคัญที่สุดของ ZKP คือระบบพิสูจน์ความรู้แบบศูนย์ที่ใช้โดย Z-cash ในปี 2558 ซึ่งได้รับการปกป้องความเป็นส่วนตัวสำหรับธุรกรรมและจำนวนเงิน ต่อมา zk-SNARK ได้รวมเข้ากับสัญญาอัจฉริยะ ทำให้เกิดการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น
หลักการที่ ZKP แบบดั้งเดิมต้องปฏิบัติตามมีดังต่อไปนี้:
หลักการของ ZKP สามารถเข้าใจได้จากตัวอย่างง่ายๆ: หากฉันต้องพิสูจน์ให้ A ทราบว่าฉันมีหมายเลขโทรศัพท์ของ B ฉันไม่จำเป็นต้องบอกหมายเลขโทรศัพท์ของ A B โดยตรง แต่ฉันสามารถกดหมายเลขโทรศัพท์ของ B ได้โดยตรง และเมื่อเชื่อมต่อสายแล้ว ก็สามารถพิสูจน์ได้ว่าฉันมีหมายเลขโทรศัพท์ของ B จริงๆ กระบวนการนี้ไม่เปิดเผยข้อมูลหมายเลขของ B
และ zk-SNARK จะอัพเกรดเพิ่มเติมบนพื้นฐานนี้ โดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
ในรายงานของ Groth เขาเสนอวิธีการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์แบบไม่โต้ตอบโดยอิงจากการจับคู่ที่แปลงปัญหาการคำนวณเป็นโปรแกรมเลขคณิตกำลังสอง (QAP) จากนั้นสร้างการพิสูจน์ที่มีประสิทธิภาพโดยใช้การเข้ารหัสเส้นโค้งรูปไข่และฟังก์ชันแฮช การออกแบบ zk-SNARK ในภายหลังโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับสี่ขั้นตอน:
เพื่อช่วยให้เข้าใจ ลองพิจารณาตัวอย่างง่ายๆ: สมมติว่าคุณมีแผนที่สมบัติที่สามารถนำทางคุณไปยังตำแหน่งที่แน่นอนของสมบัติที่ถูกฝังได้ คุณต้องการพิสูจน์ให้คนรู้ว่าคุณรู้จักตำแหน่งของสมบัติโดยไม่เปิดเผยเนื้อหาของแผนที่หรือตำแหน่งที่แท้จริงของสมบัติ หากคุณใช้เทคโนโลยี zk-SNARK คุณจะต้องสร้างปริศนาที่ซับซ้อนของแผนที่สมบัติ คุณเลือกชิ้นส่วนเล็กๆ ของปริศนา (หลักฐาน) แล้วแสดงให้บุคคลนั้นดู ซึ่งทำให้พวกเขามั่นใจว่าคุณรู้ว่าปริศนาที่สมบูรณ์เข้ากันได้อย่างไร เช่น ตำแหน่งของสมบัติ โดยไม่เห็นปริศนาทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ คุณจะต้องได้รับเครื่องหมายพิเศษจากโรงพิมพ์ที่เชื่อถือได้ ซึ่งเป็นหลักฐานว่าชิ้นส่วนปริศนาของคุณเป็นของแท้
วิธีการดั้งเดิมในการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์เกี่ยวข้องกับวิธีการพิสูจน์แบบโต้ตอบ โดยที่ผู้พิสูจน์ถามผู้ตรวจสอบซ้ำแล้วซ้ำอีกว่า "ใช่หรือไม่ใช่" คำถามจนกว่าจะได้คำตอบที่ถูกต้อง กระบวนการนี้ไม่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม zk-SNARK ขจัดความจำเป็นในการโต้ตอบซ้ำๆ ด้วยการรับ CRS จากบุคคลที่สามที่เชื่อถือได้ ผู้พิสูจน์อักษรทุกคนสามารถเปรียบเทียบ CRS ได้โดยตรงเพื่อระบุความจริง สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการพิสูจน์ความรู้แบบศูนย์ได้อย่างมาก
นอกจากนี้ zk-SNARK ยังมีข้อดีดังต่อไปนี้:
แอปพลิเคชันแรกของ zk-SNARK คือ Zcash ซึ่งอนุญาตให้ผู้ใช้มีส่วนร่วมในธุรกรรมที่ไม่เปิดเผยตัวตนโดยซ่อนข้อมูล เช่น ผู้ส่ง ผู้รับ และจำนวนเงิน โดยใช้ zk-SNARK ในพื้นที่ Web3 ปัจจุบัน เทคโนโลยี zk-SNARK มีบทบาทสำคัญในความสามารถในการปรับขนาดบล็อคเชนและการจัดการทุนสำรองการแลกเปลี่ยน
เนื่องจากกลไกที่เป็นเอกฉันท์และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของบล็อคเชน ปริมาณงานและประสิทธิภาพจึงมีจำกัดอย่างมาก เพื่อแก้ไขปัญหานี้ วิธีแก้ไขทั่วไปคือการใช้เทคโนโลยี Layer2 ซึ่งสร้างเลเยอร์เพิ่มเติมที่ด้านบนของบล็อกเชนเพื่อย้ายธุรกรรมหรือการคำนวณจำนวนมากจากห่วงโซ่หลัก (Layer1) ไปยัง Layer2 ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและการใช้งานของระบบ .
zk-SNARK มีบทบาทสำคัญในโซลูชันนี้ เนื่องจากสามารถบีบอัดธุรกรรมหรือการคำนวณบน Layer2 ให้กลายเป็นการพิสูจน์ที่มีขนาดเล็กและรวดเร็ว ซึ่งจากนั้นจะถูกส่งไปเพื่อตรวจสอบความถูกต้องบนห่วงโซ่หลัก เพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องและความสม่ำเสมอของ Layer2 ปัจจุบันมีโซลูชัน Layer2 หลักสองโซลูชันที่ใช้ zk-SNARK: ZK-rollup และ Validium
เนื่องจากความผันผวนและความไม่แน่นอนของตลาดสกุลเงินดิจิทัล ตลาดแลกเปลี่ยนหลายแห่งจำเป็นต้องถือเงินสำรองจำนวนหนึ่งเพื่อรองรับความเสี่ยงหรือความต้องการที่อาจเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม เงินทุนสำรองเหล่านี้มักขาดความโปร่งใสและความน่าเชื่อถือ ทำให้ผู้ใช้ไม่แน่ใจว่าการแลกเปลี่ยนมีเงินทุนสำรองเพียงพอที่จะปกป้องทรัพย์สินของตนหรือไม่
zk-SNARK สามารถจัดหาวิธีแก้ปัญหาในเรื่องนี้ได้โดยอนุญาตให้บริษัทแลกเปลี่ยนพิสูจน์ต่อผู้ใช้หรือหน่วยงานกำกับดูแลว่าพวกเขามีปริมาณและมูลค่าของเงินทุนสำรองที่เพียงพอ โดยไม่ต้องเปิดเผยรายละเอียดสินทรัพย์หรือสถานที่ตั้งที่เฉพาะเจาะจง
ตัวอย่างทั่วไปคือ Gate.io ซึ่งใช้การผสมผสานระหว่างต้นไม้ zk-SNARK และ Merkle พวกเขาเข้ารหัสข้อมูลผู้ใช้และสร้างหลักฐานกองทุนสำรองของโทเค็นที่แตกต่างกัน 100 รายการโดยใช้วงจรที่จำกัดเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการละลาย 100%
ที่มา: https://www.gate.io/proof-of-reserves
อ่านเพิ่มเติม: zk-SNARK ปรับปรุง Gate.io Proof of Reserves ได้อย่างไร
นอกเหนือจากแอปพลิเคชัน Web3 แล้ว zk-SNARK ยังสามารถใช้ในโดเมนที่ไม่ใช่บล็อกเชนได้ เช่น:
ในส่วนก่อนหน้านี้ เราได้แนะนำหลักการทางเทคนิคของ zk-SNARK ซึ่งกล่าวว่า zk-SNARK ปรับปรุงประสิทธิภาพการพิสูจน์โดยการค้นหาบุคคลที่สามที่เชื่อถือได้เพื่อสร้าง CRS อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังนำไปสู่ข้อจำกัดและความท้าทายโดยธรรมชาติของ zk-SNARK อีกด้วย
โดยสรุป มีหลายวิธีในการแก้ไขข้อจำกัดโดยธรรมชาติของ zk-SNARK
zk-SNARK ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่เป็นนวัตกรรมใหม่ มีสถานการณ์การใช้งานในอนาคตที่กว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านความเป็นส่วนตัว:
เทคโนโลยี zk-SNARK แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านการปกป้องความเป็นส่วนตัวและการตรวจสอบความถูกต้องด้วยการเข้ารหัส ไม่เพียงแต่ให้การรับประกันความเป็นส่วนตัวที่แข็งแกร่งเท่านั้น แต่ยังใช้งานได้จริงในการเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดของบล็อกเชนและแอปพลิเคชันอื่น ๆ อีกมากมาย แม้ว่าจะมีความท้าทายและข้อจำกัดด้านเทคนิคอยู่ แต่ด้วยการวิจัยและนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง เราคาดหวังว่า zk-SNARK จะพัฒนาต่อไป เพิ่มประสิทธิภาพระบบที่มีอยู่ และสร้างแรงบันดาลใจให้กับโมเดลแอปพลิเคชันใหม่ๆ เพื่อขับเคลื่อนความก้าวหน้าของการปกป้องความเป็นส่วนตัวและเทคโนโลยีการเข้ารหัส ด้วยความสมบูรณ์ของเทคโนโลยีและการเน้นที่ความเป็นส่วนตัวของข้อมูลในสังคมเพิ่มมากขึ้น zk-SNARK มีศักยภาพที่จะกลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในยุคดิจิทัล ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมข้อมูลของตนได้ดีขึ้น และส่งเสริมการโต้ตอบทางดิจิทัลที่ปลอดภัยและโปร่งใส
Пригласить больше голосов
Zero-knowledge proof (ZKP) เป็นเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่ถูกเสนอครั้งแรกโดย S. Goldwasser, S. Micali และ C. Rackoff ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ในบทความเรื่อง The Knowledge Complexity Of Interactive Proof Systems ในบทความนี้ แนวคิดดังกล่าวถือเป็นแบบจำลองทางทฤษฎีเพื่อแก้ไขปัญหาการตรวจสอบงบทางคณิตศาสตร์โดยไม่เปิดเผยหลักฐาน แนวคิดนี้ได้รับความสนใจอย่างมากในชุมชนวิชาการเนื่องจากท้าทายขีดจำกัดของเทคนิคการเข้ารหัสแบบเดิมๆ และมอบแนวทางใหม่ในการจัดการข้อมูลที่ละเอียดอ่อน
เมื่อเวลาผ่านไป ZKP พัฒนาจากแนวคิดทางทฤษฎีเชิงนามธรรมไปเป็นโปรโตคอลที่เป็นรูปธรรมซึ่งสามารถรวมเข้ากับการใช้งานต่างๆ ได้ ในปี 2010 Groth ตีพิมพ์บทความเรื่อง Short Paring-based Non-interactive Zero-Knowledge Arguments ซึ่งกลายเป็นงานสำคัญในการพัฒนา zk-SNARK ซึ่งเป็นโซลูชันที่สำคัญใน ZKP การใช้งานจริงที่สำคัญที่สุดของ ZKP คือระบบพิสูจน์ความรู้แบบศูนย์ที่ใช้โดย Z-cash ในปี 2558 ซึ่งได้รับการปกป้องความเป็นส่วนตัวสำหรับธุรกรรมและจำนวนเงิน ต่อมา zk-SNARK ได้รวมเข้ากับสัญญาอัจฉริยะ ทำให้เกิดการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น
หลักการที่ ZKP แบบดั้งเดิมต้องปฏิบัติตามมีดังต่อไปนี้:
หลักการของ ZKP สามารถเข้าใจได้จากตัวอย่างง่ายๆ: หากฉันต้องพิสูจน์ให้ A ทราบว่าฉันมีหมายเลขโทรศัพท์ของ B ฉันไม่จำเป็นต้องบอกหมายเลขโทรศัพท์ของ A B โดยตรง แต่ฉันสามารถกดหมายเลขโทรศัพท์ของ B ได้โดยตรง และเมื่อเชื่อมต่อสายแล้ว ก็สามารถพิสูจน์ได้ว่าฉันมีหมายเลขโทรศัพท์ของ B จริงๆ กระบวนการนี้ไม่เปิดเผยข้อมูลหมายเลขของ B
และ zk-SNARK จะอัพเกรดเพิ่มเติมบนพื้นฐานนี้ โดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
ในรายงานของ Groth เขาเสนอวิธีการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์แบบไม่โต้ตอบโดยอิงจากการจับคู่ที่แปลงปัญหาการคำนวณเป็นโปรแกรมเลขคณิตกำลังสอง (QAP) จากนั้นสร้างการพิสูจน์ที่มีประสิทธิภาพโดยใช้การเข้ารหัสเส้นโค้งรูปไข่และฟังก์ชันแฮช การออกแบบ zk-SNARK ในภายหลังโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับสี่ขั้นตอน:
เพื่อช่วยให้เข้าใจ ลองพิจารณาตัวอย่างง่ายๆ: สมมติว่าคุณมีแผนที่สมบัติที่สามารถนำทางคุณไปยังตำแหน่งที่แน่นอนของสมบัติที่ถูกฝังได้ คุณต้องการพิสูจน์ให้คนรู้ว่าคุณรู้จักตำแหน่งของสมบัติโดยไม่เปิดเผยเนื้อหาของแผนที่หรือตำแหน่งที่แท้จริงของสมบัติ หากคุณใช้เทคโนโลยี zk-SNARK คุณจะต้องสร้างปริศนาที่ซับซ้อนของแผนที่สมบัติ คุณเลือกชิ้นส่วนเล็กๆ ของปริศนา (หลักฐาน) แล้วแสดงให้บุคคลนั้นดู ซึ่งทำให้พวกเขามั่นใจว่าคุณรู้ว่าปริศนาที่สมบูรณ์เข้ากันได้อย่างไร เช่น ตำแหน่งของสมบัติ โดยไม่เห็นปริศนาทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ คุณจะต้องได้รับเครื่องหมายพิเศษจากโรงพิมพ์ที่เชื่อถือได้ ซึ่งเป็นหลักฐานว่าชิ้นส่วนปริศนาของคุณเป็นของแท้
วิธีการดั้งเดิมในการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์เกี่ยวข้องกับวิธีการพิสูจน์แบบโต้ตอบ โดยที่ผู้พิสูจน์ถามผู้ตรวจสอบซ้ำแล้วซ้ำอีกว่า "ใช่หรือไม่ใช่" คำถามจนกว่าจะได้คำตอบที่ถูกต้อง กระบวนการนี้ไม่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม zk-SNARK ขจัดความจำเป็นในการโต้ตอบซ้ำๆ ด้วยการรับ CRS จากบุคคลที่สามที่เชื่อถือได้ ผู้พิสูจน์อักษรทุกคนสามารถเปรียบเทียบ CRS ได้โดยตรงเพื่อระบุความจริง สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการพิสูจน์ความรู้แบบศูนย์ได้อย่างมาก
นอกจากนี้ zk-SNARK ยังมีข้อดีดังต่อไปนี้:
แอปพลิเคชันแรกของ zk-SNARK คือ Zcash ซึ่งอนุญาตให้ผู้ใช้มีส่วนร่วมในธุรกรรมที่ไม่เปิดเผยตัวตนโดยซ่อนข้อมูล เช่น ผู้ส่ง ผู้รับ และจำนวนเงิน โดยใช้ zk-SNARK ในพื้นที่ Web3 ปัจจุบัน เทคโนโลยี zk-SNARK มีบทบาทสำคัญในความสามารถในการปรับขนาดบล็อคเชนและการจัดการทุนสำรองการแลกเปลี่ยน
เนื่องจากกลไกที่เป็นเอกฉันท์และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของบล็อคเชน ปริมาณงานและประสิทธิภาพจึงมีจำกัดอย่างมาก เพื่อแก้ไขปัญหานี้ วิธีแก้ไขทั่วไปคือการใช้เทคโนโลยี Layer2 ซึ่งสร้างเลเยอร์เพิ่มเติมที่ด้านบนของบล็อกเชนเพื่อย้ายธุรกรรมหรือการคำนวณจำนวนมากจากห่วงโซ่หลัก (Layer1) ไปยัง Layer2 ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและการใช้งานของระบบ .
zk-SNARK มีบทบาทสำคัญในโซลูชันนี้ เนื่องจากสามารถบีบอัดธุรกรรมหรือการคำนวณบน Layer2 ให้กลายเป็นการพิสูจน์ที่มีขนาดเล็กและรวดเร็ว ซึ่งจากนั้นจะถูกส่งไปเพื่อตรวจสอบความถูกต้องบนห่วงโซ่หลัก เพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องและความสม่ำเสมอของ Layer2 ปัจจุบันมีโซลูชัน Layer2 หลักสองโซลูชันที่ใช้ zk-SNARK: ZK-rollup และ Validium
เนื่องจากความผันผวนและความไม่แน่นอนของตลาดสกุลเงินดิจิทัล ตลาดแลกเปลี่ยนหลายแห่งจำเป็นต้องถือเงินสำรองจำนวนหนึ่งเพื่อรองรับความเสี่ยงหรือความต้องการที่อาจเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม เงินทุนสำรองเหล่านี้มักขาดความโปร่งใสและความน่าเชื่อถือ ทำให้ผู้ใช้ไม่แน่ใจว่าการแลกเปลี่ยนมีเงินทุนสำรองเพียงพอที่จะปกป้องทรัพย์สินของตนหรือไม่
zk-SNARK สามารถจัดหาวิธีแก้ปัญหาในเรื่องนี้ได้โดยอนุญาตให้บริษัทแลกเปลี่ยนพิสูจน์ต่อผู้ใช้หรือหน่วยงานกำกับดูแลว่าพวกเขามีปริมาณและมูลค่าของเงินทุนสำรองที่เพียงพอ โดยไม่ต้องเปิดเผยรายละเอียดสินทรัพย์หรือสถานที่ตั้งที่เฉพาะเจาะจง
ตัวอย่างทั่วไปคือ Gate.io ซึ่งใช้การผสมผสานระหว่างต้นไม้ zk-SNARK และ Merkle พวกเขาเข้ารหัสข้อมูลผู้ใช้และสร้างหลักฐานกองทุนสำรองของโทเค็นที่แตกต่างกัน 100 รายการโดยใช้วงจรที่จำกัดเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการละลาย 100%
ที่มา: https://www.gate.io/proof-of-reserves
อ่านเพิ่มเติม: zk-SNARK ปรับปรุง Gate.io Proof of Reserves ได้อย่างไร
นอกเหนือจากแอปพลิเคชัน Web3 แล้ว zk-SNARK ยังสามารถใช้ในโดเมนที่ไม่ใช่บล็อกเชนได้ เช่น:
ในส่วนก่อนหน้านี้ เราได้แนะนำหลักการทางเทคนิคของ zk-SNARK ซึ่งกล่าวว่า zk-SNARK ปรับปรุงประสิทธิภาพการพิสูจน์โดยการค้นหาบุคคลที่สามที่เชื่อถือได้เพื่อสร้าง CRS อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังนำไปสู่ข้อจำกัดและความท้าทายโดยธรรมชาติของ zk-SNARK อีกด้วย
โดยสรุป มีหลายวิธีในการแก้ไขข้อจำกัดโดยธรรมชาติของ zk-SNARK
zk-SNARK ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่เป็นนวัตกรรมใหม่ มีสถานการณ์การใช้งานในอนาคตที่กว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านความเป็นส่วนตัว:
เทคโนโลยี zk-SNARK แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านการปกป้องความเป็นส่วนตัวและการตรวจสอบความถูกต้องด้วยการเข้ารหัส ไม่เพียงแต่ให้การรับประกันความเป็นส่วนตัวที่แข็งแกร่งเท่านั้น แต่ยังใช้งานได้จริงในการเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดของบล็อกเชนและแอปพลิเคชันอื่น ๆ อีกมากมาย แม้ว่าจะมีความท้าทายและข้อจำกัดด้านเทคนิคอยู่ แต่ด้วยการวิจัยและนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง เราคาดหวังว่า zk-SNARK จะพัฒนาต่อไป เพิ่มประสิทธิภาพระบบที่มีอยู่ และสร้างแรงบันดาลใจให้กับโมเดลแอปพลิเคชันใหม่ๆ เพื่อขับเคลื่อนความก้าวหน้าของการปกป้องความเป็นส่วนตัวและเทคโนโลยีการเข้ารหัส ด้วยความสมบูรณ์ของเทคโนโลยีและการเน้นที่ความเป็นส่วนตัวของข้อมูลในสังคมเพิ่มมากขึ้น zk-SNARK มีศักยภาพที่จะกลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในยุคดิจิทัล ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมข้อมูลของตนได้ดีขึ้น และส่งเสริมการโต้ตอบทางดิจิทัลที่ปลอดภัยและโปร่งใส