Einführung

In der sich schnell entwickelnden Welt von Web3 sind zwei entscheidende Herausforderungen entstanden: Datenschutz und Skalierbarkeit. Die unveränderliche Natur der Blockchain wirft Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes für Benutzer und Unternehmen auf, während die zunehmende Beliebtheit digitaler Zentralbankwährungen (CBDCs) Bedenken hinsichtlich der Überwachung aufkommen lässt.

Gleichzeitig ist die Skalierbarkeit von Blockchain-Netzwerken für die Bewältigung wachsender Transaktionsvolumina von entscheidender Bedeutung. Inmitten dieser Herausforderungen bieten Zero-Knowledge-Zahlungen (ZK) eine vielversprechende Lösung, die sowohl Datenschutz- als auch Skalierbarkeitsbedenken berücksichtigt. In diesem Blog wird untersucht, wie ZK-Zahlungen die Lücke zwischen Vertraulichkeit und Transparenz bei Web3-Transaktionen schließen und Benutzern die Privatsphäre bieten, die sie benötigen, ohne die grundlegenden Funktionen der Blockchain zu beeinträchtigen. Darüber hinaus wird das Potenzial ZK-basierter Protokolle zur Verbesserung der Skalierbarkeit untersucht, um dezentrale Anwendungen praktischer und zugänglicher zu machen.

Die Datenschutzherausforderung bei Web3-Transaktionen verstehen

Web3 hat eine Vielzahl dezentraler Anwendungen, DeFi-Plattformen und NFT-Marktplätze ermöglicht. Die Transparenz von Blockchain-Transaktionen bedeutet jedoch, dass Wallet-Adressen und Transaktionsverläufe für jeden sichtbar sind, der Zugriff auf das Netzwerk hat.

Stellen Sie sich vor, Ihr traditionelles Bankkonto wäre öffentlich und jeder könnte auf detaillierte Informationen über Ihre Finanztransaktionen zugreifen, einschließlich der Angabe, wo Sie Ihr Geld ausgegeben haben und wie viel Sie erhalten haben. Ein solches Szenario wäre für die meisten Menschen alarmierend und inakzeptabel, da es ihre Privatsphäre und Sicherheit gefährden würde.

Mehrere Gründe unterstreichen die Bedeutung des Datenschutzes bei Web3-Transaktionen:

1. Sicherheit und Schutz: Datenschutz ist von entscheidender Bedeutung, um Benutzer vor potenziellen Hacking-Versuchen, Phishing-Angriffen und anderen böswilligen Aktivitäten wie Doxing zu schützen. Durch die Abschirmung von Finanzdaten wird sichergestellt, dass Benutzer weniger anfällig für gezielte Bedrohungen bleiben.
2. Geschäftsvertraulichkeit: Für Unternehmen, die im Web3-Bereich tätig sind, ist die Geheimhaltung von Transaktionsdetails von entscheidender Bedeutung, um einen Wettbewerbsvorteil zu wahren und vertrauliche Geschäftsinformationen zu schützen.
3. Individuelle Rechte: Genau wie im traditionellen Finanzwesen haben Einzelpersonen ein Recht auf finanzielle Privatsphäre. Web3 sollte diese Rechte respektieren und wahren und Benutzern die Kontrolle über ihre Daten ermöglichen.

Der Aufstieg wissensfreier Zahlungen

Zero-Knowledge-Proofs lassen sich auf das Originalpapier von Zero-Knowledge Proofs [GMR85] aus dem Jahr 1985 zurückführen. Anschließend wurde 1992 ein vereinfachter ZK [K92]-Beweis vorgelegt. Bis 2013 könnte der Zero-Knowledge-Proof im wirklichen Leben zum Einsatz kommen, allerdings in einem langsameren Tempo. Im Jahr 2016 schlug Groth den Groth-16-Algorithmus vor, der die Rechenkomplexität erheblich reduzierte. Seitdem wurden Zero-Knowledge-Proofs nach und nach in die reale kommerzielle Nutzung überführt.

Im Zusammenhang mit Kryptowährungen waren Monero und Zcash Pioniere bei der Priorisierung der Privatsphäre bei Blockchain-Transaktionen. Monero (XMR) führte 2014 Ringsignaturen und Stealth-Adressen ein, die ein höheres Maß an Privatsphäre bieten als herkömmliche Blockchains. Zcash (ZEC) entstand 2016 mit zk-SNARKs und bietet Benutzern die Wahl zwischen transparenten und geschützten Transaktionen für ein Gleichgewicht zwischen Privatsphäre und Transparenz.

Jetzt haben sich Zero-Knowledge (ZK)-Rollups und -Protokolle als vielversprechende Lösung herausgestellt, um Bedenken hinsichtlich Datenschutz und Skalierbarkeit bei Web3-Transaktionen auszuräumen. ZK-Zahlungen nutzen kryptografische Protokolle, die als Zero-Knowledge-Proofs bekannt sind und es einer Partei ermöglichen, einer anderen Partei die Gültigkeit einer Aussage nachzuweisen, ohne vertrauliche Informationen preiszugeben.

Wie ermöglicht ZK Skalierbarkeit und Datenschutz?

Stellen Sie sich vor, Sie hätten einen Zauberkasten, der heimlich Berechnungen durchführen kann. Diese Box kann jedem beweisen, dass eine bestimmte Aussage wahr ist, ohne Einzelheiten darüber preiszugeben, wie er zu dieser Schlussfolgerung gelangt ist. Das ist die Grundidee hinter Zero-Knowledge Proofs.

Lassen Sie uns dies nun mit Blockchain-Zahlungen in Verbindung bringen. Wenn Sie eine Zahlung über eine Blockchain durchführen möchten, müssen Sie in der Regel nachweisen, dass Sie über genügend Geld verfügen, um die Transaktion abzudecken. Bei herkömmlichen Blockchains wie Bitcoin geht es dabei um die Offenlegung Ihres Kontostands.

In der Grundform besteht ein wissensfreier Beweis aus drei Elementen: Zeuge (vertrauliche Informationen), Herausforderung und Antwort.

• Zeuge: Mit einem wissensfreien Beweis möchte der Beweiser die Kenntnis einiger verborgener Informationen nachweisen. Die geheimen Informationen sind der „Zeuge“ des Beweises, und die vom Beweiser angenommene Kenntnis des Zeugen legt eine Reihe von Fragen fest, die nur von einer Partei mit Kenntnis der Informationen beantwortet werden können. Daher beginnt der Prüfer den Beweisprozess, indem er zufällig eine Frage auswählt, die Antwort berechnet und sie an den Prüfer sendet.
• Herausforderung: Der Prüfer wählt zufällig eine weitere Frage aus dem Satz aus und bittet den Prüfer, diese zu beantworten.
• Antwort: Der Prüfer akzeptiert die Frage, berechnet die Antwort und sendet sie an den Prüfer zurück. Anhand der Antwort des Prüfers kann der Prüfer prüfen, ob dieser tatsächlich Zugriff auf den Zeugen hat. Um sicherzustellen, dass der Prüfer nicht blind rät und zufällig die richtigen Antworten erhält, wählt der Prüfer weitere Fragen aus, die er stellen möchte. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Interaktion verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass der Prüfer Wissen über den Zeugen vortäuscht, erheblich, bis der Prüfer zufrieden ist.

Derzeit sind mehrere beliebte ZK-basierte Protokolle verfügbar, darunter zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge), zk-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) und Bulletproofs.

Im Kontext der Blockchain ermöglichen sie Benutzern, die Gültigkeit einer Transaktion nachzuweisen, ohne die tatsächliche Adresse des Absenders preiszugeben. Diese Funktion ermöglicht die Stapelung mehrerer Transaktionen in einem einzigen Nachweis, wodurch der Rechenaufwand reduziert und die Skalierbarkeit erheblich verbessert wird. Durch die Zusammenfassung mehrerer Transaktionen zu einem Nachweis können ZK-Zahlungen die Belastung des Blockchain-Netzwerks verringern und den Transaktionsdurchsatz erhöhen. Diese erhöhte Skalierbarkeit kann zu schnelleren Bestätigungszeiten und niedrigeren Transaktionsgebühren führen, wodurch dezentrale Anwendungen praktischer und für Benutzer zugänglicher werden.

Was sind Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs)? https://ethereum.org/en/zero-knowledge-proofs/

Zero-Knowledge-Rollups? https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/zk-rollups/

Fallstudie – ZkBob

zkBob ist eine datenschutzorientierte Anwendung, die Zero-Knowledge-Proofs (zkSNARKs) und Stablecoins für vertrauliche Transaktionen nutzt. Zu seinen Kernbestandteilen gehören der zkBob-Vertrag zur Abwicklung von Transaktionen, BOB-Tokens mit Datenschutzfunktionen, ein Relayer für sichere Übertragungen und die Abstraktion von Gasgebühren, ein AccessManager für die Zugangskontrolle und eine Benutzeroberfläche für die Benutzerinteraktion. Es gewährleistet private Transaktionen und Neutralität der Basisschicht.

Lassen Sie uns ein Szenario durchgehen, in dem Alice und Carl zkBob für eine private Transaktion verwenden.

Situation: Alice möchte eine Transaktion an Carl senden, ohne die Transaktionsdetails wie Betrag, Absender- oder Empfängerinformationen preiszugeben. Sie beschließen, zkBob zu verwenden, um diesen Datenschutz zu erreichen.

Transaktionsprozess

1. Konten erstellen:
   • Alice und Carl erstellen jeweils ihre zkBob-Konten mit ihren privaten Schlüsseln.
   • Diese privaten Schlüssel werden zur Erstellung von Nachweisen, zum Zugriff auf Guthaben und zur Durchführung von Transaktionen verwendet.
2. Adressen generieren:
   • Alice generiert über die Benutzeroberfläche der Anwendung eine neue private zkBob-Adresse, um die eingehende Transaktion zu empfangen.
   • Diese Adresse ist für diese Transaktion eindeutig und kann nicht mit Alices Hauptkonto verknüpft werden.
3. Einlagen:
   • Alice initiiert eine Einzahlungstransaktion von ihrem regulären Ethereum-Wallet in den zkBob-Pool-Vertrag.
   • Sie genehmigt den Vertrag über den Zugriff auf ihr Geld und tätigt dann die Einzahlung.
4. Transferanforderung:
   • Alice möchte eine private Transaktion an Carl senden.
   • Sie generiert mit ihrem privaten Schlüssel und der zkBob-Anwendung einen ZK-Proof für diese Transaktion.
5. Relayer-Interaktion:
   • Alice sendet den ZK-Proof anonym an einen Relayer, einen vertrauenswürdigen Vermittler.
   • Der Relayer erhält diesen Nachweis und verarbeitet ihn, ohne die Einzelheiten der Transaktion zu kennen.
6. Veröffentlichung der Transaktion:
   • Der Relayer veröffentlicht die Transaktion im zkBob-Vertrag, ohne die Einzelheiten der Transaktion preiszugeben.
   • Der zkBob-Vertrag überprüft den zk-Proof und aktualisiert die Transaktionsdetails, ohne den Betrag oder die Teilnehmer offenzulegen.
7. Empfangende Transaktion:
   • Carl auf der Empfängerseite generiert über die Benutzeroberfläche der Anwendung eine neue private zkBob-Adresse, um die eingehende Transaktion zu empfangen.
   • Dadurch wird sichergestellt, dass seine Empfangsadresse nicht mit seinem Hauptkonto verknüpft ist.
8. Transaktionsabschluss:
   • Der zkBob-Vertrag aktualisiert die Salden für Alice und Carl, ohne die Transaktionsdetails preiszugeben.
   • Carl kann nun sehen, dass er eine Transaktion erhalten hat, die Transaktionsdetails bleiben jedoch vertraulich.
9. Auszahlungsoption:
   • Möchte Carl die erhaltene Transaktion öffentlich nutzen, kann er eine Auszahlungstransaktion einleiten.
   • Durch diese Auszahlung wird ein ZK-Nachweis erstellt, aus dem hervorgeht, dass er Eigentümer der Transaktion ist, sodass er sie in eine öffentlich nutzbare Form umwandeln kann.

Während dieses Prozesses bleiben die Transaktionsdetails sowie Absender- und Empfängerinformationen aufgrund der Verwendung von Zero-Knowledge-Proofs (zkSNARKs) vertraulich. Der Relayer stellt sicher, dass Transaktionen verarbeitet werden, ohne vertrauliche Details preiszugeben, und der zkBob-Vertrag wahrt die Integrität der Transaktion und wahrt gleichzeitig die Privatsphäre der beteiligten Benutzer.

Fallstudie – WaaS Pay

WaaS Pay ist eine Plattform für die Bereitstellung intelligenter Vertragskonten, die das Safe{Core} Protocol Kit und das Safe{Core} Account Abstraction SDK nutzt und für Unternehmen entwickelt wurde, die sofortige Blockchain-Zahlungen anstreben und gleichzeitig den Datenschutz in den Vordergrund stellen möchten. Es bietet eine benutzerfreundliche Schnittstelle ohne Code zum Anpassen von Smart-Contract-Kontofunktionen wie Social Logins, Fiat-Ein-/Aus-Rampen und gaslosen Transaktionen für Empfänger. Da zkBob anonyme Transaktionen durch Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) ermöglicht, sorgt WaaS Pay dafür, dass sensible Finanzdaten sicher und vertraulich bleiben. Die von Polygon zkEVM betriebene Plattform garantiert Skalierbarkeit und Effizienz, während ein selbstgehosteter IPFS-Knoten mit Helia sensible Metadaten schützt.

Weitere Informationen: https://ethglobal.com/showcase/waas-pay-br0qs

Vorteile von ZKPayments

1. Erhöhter Datenschutz: ZKPayments bietet ein hohes Maß an Datenschutz, indem es Transaktionsdetails vertraulich behandelt und Benutzer vor möglichen Datenschutzverletzungen und Datenausbeutung schützt.
2. Verbesserte Sicherheit: Da vertrauliche Transaktionsdaten verborgen bleiben, sind Benutzer weniger gezielten Angriffen ausgesetzt, wodurch eine sicherere Umgebung für die Durchführung von Web3-Transaktionen gewährleistet wird. Zum Beispiel. ZKPayments kann dazu beitragen, die in web3 vorherrschenden Probleme des Frontrunnings und der Maximierung des extrahierbaren Werts (MEV) zu mildern.
3. Transparenz und Compliance: ZKPayments schafft ein Gleichgewicht, indem es den relevanten Parteien Transaktionstransparenz bietet und gleichzeitig die Privatsphäre der Benutzer schützt. Dies hilft Unternehmen, die gesetzlichen Compliance-Anforderungen zu erfüllen, ohne die Vertraulichkeit zu beeinträchtigen.
4. Verbesserte Benutzererfahrung: Der geringere Rechenaufwand von ZKPayments führt zu niedrigeren Transaktionsgebühren und erhöhter Skalierbarkeit. Diese Anwendungsfälle in Verbindung mit ERC4337, wie in der obigen Fallstudie gezeigt, bieten Benutzern und Unternehmen ein reibungsloseres Erlebnis und fördern höhere Akzeptanzraten und Nutzung.

Wichtige Anwendungsfälle

1. Vertrauliche persönliche Transaktionen: Diese Protokolle gewährleisten private Einkäufe und Zahlungen, ohne dass finanzielle Details an Dritte weitergegeben werden, und gewährleisten so ein Höchstmaß an Privatsphäre.
2. Datenschutzwahrende Token-Swaps: Diese Protokolle ermöglichen private Token-Swaps und schützen die Handelshistorie und Bestände für eine verbesserte finanzielle Privatsphäre.
3. Private Crowdfunding-Kampagnen: Mit diesen Protokollen wahren Crowdfunding-Kampagnen die Anonymität der Mitwirkenden, während die Mittel transparent ausgezahlt werden, wodurch ein vertrauenswürdiger und privater Fundraising-Prozess gewährleistet wird.
4. Private Gehaltsabrechnungen: Mit diesen Protokollen können Unternehmen diskret Zahlungen an Auftragnehmer oder Mitarbeiter leisten und dabei Zahlungsbeträge und Empfängerdaten schützen.
5. Geprüfte Belohnungen für Mitwirkende: Diese Protokolle optimieren private Mehrfachübertragungen und gewährleisten die Vertraulichkeit bei der Prüfung von Beiträgen.
6. Open-Source-Fundraising und Zuschüsse: Diese Protokolle bieten sichere und private Token-Anfragen von Anlegern, verifizieren die Sicherheit der Fonds mit einem Nachweis der Zahlungsfähigkeit, wahren gleichzeitig die Vertraulichkeit der Transaktionen und fördern das Vertrauen in die Mittelbeschaffung und die Verwaltung von Zuschüssen.

Die Herausforderung

Zero-Knowledge-Zahlungen (ZK) ermöglichen private Web3-Transaktionen, stellen jedoch Compliance-Herausforderungen dar. Die Erfüllung der AML/KYC-Anforderungen, die Einhaltung von Steuervorschriften, die Überprüfung von Sanktionen, die Datenaufbewahrung, grenzüberschreitende Vorschriften und die Bekämpfung krimineller Nutzung sind von entscheidender Bedeutung. Die Zusammenarbeit mit Regulierungsbehörden, dynamische Compliance und robuste Sicherheit können eine verantwortungsvolle Nutzung gewährleisten. ZKPayments gestaltet das digitale Finanzwesen neu und schützt gleichzeitig die Privatsphäre der Benutzer und hält sich an das Gesetz.

Wie kann man Compliance angehen? Eine Fallstudie (zk.money)

Um die Einhaltung der britischen Gesetze und Vorschriften sicherzustellen, hat Aztec Network auf seiner datenschutzorientierten DeFi-dApp zk.money einen umfassenden Ansatz implementiert, der ein Gleichgewicht zwischen Datenschutz und der Abschreckung illegaler Aktivitäten herstellt.

Praktischer Abschreckungsansatz:

• Stellen Sie sicher, dass Benutzer Zugriff auf die Privatsphäre in der Kette haben, und verhindern Sie gleichzeitig Geldwäsche und illegale Aktivitäten.
• Aktueller Aufwand: Einzahlungslimits pro Transaktion auf http://zk.money.

Initiativen:

• Systemweite tägliche Obergrenzen für die Einzahlung von Vermögenswerten.
• IP-spezifische Einzahlungssatzbegrenzung.
• Ausstehende Einzahlungsobergrenzen für eine einzelne Adresse.
• Einschränkungen für das Notlukenfenster.
• Langsame Ein- und Auszahlungen.
• Identifizieren Sie leicht gefährdete Adressen.
• Verhindern Sie, dass illegale Benutzer Falafel, das Rollup von Aztec, umgehen.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ZKPayments eine transformative Lösung für die wachsende Nachfrage nach datenschutzorientierten und skalierbaren Optionen im Web3-Finanzwesen bietet. Durch die nahtlose Verbindung von Datenschutz und Transparenz durch wissensfreie Nachweise können Benutzer sichere und effiziente Transaktionen durchführen und gleichzeitig ihre sensiblen Informationen schützen. Mit der Verpflichtung zu Compliance und benutzerzentrierten Prinzipien ebnet ZKPayments den Weg für eine dezentrale Zukunft, die den Datenschutz in den Vordergrund stellt, Vertrauen fördert und die digitale Finanzlandschaft verantwortungsvoll umgestaltet. Die Einführung von ZKPayments öffnet die Tür zu einem sichereren und benutzerfreundlicheren Web3-Ökosystem und verspricht eine bessere und integrativere finanzielle Zukunft für alle.

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