Sıfır Bilgi Kanıtı, 1980'lerin başında S. Goldwasser, S. Micali ve C. Rackoff tarafından önerildi.

Bu, kanıtlayıcının, doğrulayıcıya herhangi bir yararlı bilgi vermeden, doğrulayıcıyı belirli bir iddianın doğru olduğuna ikna etme becerisini ifade eder. Yani kanıtlayıcı, doğrulayıcıya ispat yapar ve onu belirli bir mesajı bildiğine veya ona sahip olduğuna inandırır, ancak ispat süreci kanıtlanmış mesaja ilişkin doğrulayıcıya herhangi bir bilgi veremez.

Sudoku doğrulama oyunu

Sudoku doğrulama oyunu, Ghost ve Spectre protokollerinin kurucu ekiplerinin lideri Aviv Zohar tarafından yazılan, sıfır bilgi kanıtının klasik bir örneğidir.

Kanıtlayıcı Alice, doğrulayıcı Bob'a belirli bir Sudoku oyununun çözümünü bildiğini kanıtlamak ister, ancak çözümün belirli içeriğini doğrulayıcı Bob'a açıklamak istemez. Kanıt aşağıdaki süreçle elde edilebilir:

1. Alice, 81 kart üzerine 1'den 9'a kadar 9 sayı grubunu yazar ve bunları, Bob onlardan kaçındığında bulmaca numaraları yukarıya ve cevap numaraları aşağıya bakacak şekilde çözüm düzenine göre düzenler;

1. Bob, doğrulama için üç yöntemden birini rastgele seçer: satır, sütun veya kutu;

1. Alice, Bob'un şahitliğinde, Bob'un seçimine göre her sıra/sütun/sarayda gruplar halinde 9 opak torbaya 81 kart koyar, her torbadaki kartların sırasını karıştırır ve Bob'a verir;

1. Bob 9 torba açıyor. Her torbada 1'den 9'a kadar tekrarlanmayan 9 sayı varsa bu doğrulama başarılı olur.

Alice'in Bob'un hangi doğrulama yöntemini (satır/sütun/ev) seçeceğini önceden tahmin ederek Bob'u başarılı bir şekilde aldatma olasılığı 1/3'tür. Bu nedenle Bob, her seferinde farklı doğrulama yöntemlerini rastgele seçebilir ve Bob, Alice'in Sudoku oyununun çözümünü bildiğine ve Bob'un tüm süreç boyunca çözüm hakkında herhangi bir özel bilgi bilmediğine inanıncaya kadar yukarıdaki kanıt sürecini birçok kez tekrarlayabilir.

Yukarıdaki oyunun kanıtlamak istediği şey Sudoku probleminin çözümüdür. Alice, Bob'tan her seferinde satırları, sütunları ve dokuz kareli ızgara kartlarını rastgele seçmesini ve bunları bir araya toplayıp rastgele karıştırmasını ister. Bob çantayı açarak sorunun çözümünü bilemez ama Alice'in sorunun çözümünü bilme olasılığının yüksek olduğuna inanabilir.

Alice ve Bob, birden fazla etkileşim turundan sonra Bob'un doğrulamasını geçebildiğinden, buna etkileşimli sıfır bilgi kanıtı denir. Etkileşimli sıfır bilgi kanıtı, doğrulayıcı Bob'un, kanıtlayıcı Alice'in yanıtı (taahhüt) koymasından sonra sürekli olarak rastgele deneyler göndermesini gerektirir.

Sıfır bilgili, etkileşimli olmayan bir Sudoku prova makinesinin olduğunu varsayalım. Bu makine temel olarak Alice ve Bob'un Sudoku kanıtlarını otomatik hale getiriyor ve artık insan etkileşimi gerektirmiyor.

Alice'in yalnızca kartı taşıma bandına koyması yeterlidir ve makine otomatik olarak kartları sıra, sütun veya saraya göre toplamayı seçecek, sıra dışı bir şekilde torbaya koyacak ve ardından torbayı taşıma bandından dışarı gönderecektir. Bob daha sonra çantayı açabilir ve içindeki kartları ortaya çıkarabilir.

Makine, her deneme için seçimi (satır, sütun, saray) gösteren bir dizi düğmeye açılan bir kontrol paneline sahiptir.

Buna Etkileşimsiz Sıfır Bilgi (NIZK) denir, ancak bazı ek makineler veya programlar ve kimsenin bilemeyeceği bir dizi test gerektirecektir. Böyle bir program ve test dizisi ile ispat makinesi otomatik olarak bir ispatı hesaplayabilir ve herhangi bir tarafın tahrifat yapmasını önleyebilir.

Teknik prensipler

Sıfır bilgi kanıtı, Hesaplamalı/İstatistiksel Olarak Ayırt Edilemez, Simülatör ve Rastgele Oracle modelleri gibi hesaplama karmaşıklığı teorisi içeriği de dahil olmak üzere birçok kriptografi ve matematik teorisini içerir. Anlamayı kolaylaştırmak için sıfır bilgi kanıt protokolünün üç temel özelliğini daha popüler bir dilde şu şekilde açıklıyoruz:

1. Tamlık: Eğer kanıt, kanıtın önermenin doğruluğunu kanıtlayabileceğini biliyorsa, doğrulayıcı tarafından yüksek olasılıkla ona güvenilebilir.
2. Sağlamlık: Kötü niyetli bir kanıtlayıcının doğrulayıcıyı yanlış bir önermeyle kandırması zordur.
3. Sıfır bilgi: Kanıtlama işlemi gerçekleştirildikten sonra doğrulayıcı yalnızca kanıtlayıcının bu bilgiye sahip olduğu bilgiyi elde eder, bilginin kendisi hakkında herhangi bir bilgi elde etmez.

“Bilgi” ve “Bilgi”

1. “Bilgi”, “hesaplama zorluğu” ile ilişkilidir, ancak “bilgi” değildir;
2. “Bilgi” kamuya açık olanla ilgiliyken, “bilgi” çoğunlukla kısmen kamuya açık olanla ilgilidir.

Sıfır bilgi kanıtı, etkileşimli kanıt protokolünden kaynaklanmıştır. Etkileşimli sıfır bilgi kanıtının ilkelerini ve özelliklerini analiz etmek için Schnorr protokolünü örnek olarak almak. Schnorr protokolü bir kimlik doğrulama protokolüdür ve günümüzde birçok PKI dijital imza şeması tarafından da kullanılmaktadır.

PKI, Açık Anahtar Altyapısının kısaltmasıdır. E-ticaretin geliştirilmesi için güvenli bir temel platform sağlamak amacıyla genel anahtar şifreleme teknolojisini kullanan, standartlara uygun bir teknoloji ve spesifikasyondur.

Schnorr protokolünde A kanıtlayıcısı, B doğrulayıcısı ile üç kez etkileşime girerek pk genel anahtarına karşılık gelen sk özel anahtarına sahip olduğunu kanıtlar, ancak B doğrulayıcısı tüm süreç boyunca sk özel anahtarının bilgisini elde edemez.

Etkileşimli sıfır bilgi kanıt protokolleri, doğrulayıcının rastgele girişimlerine dayanır ve tamamlanması için kanıtlayıcı ile doğrulayıcı arasında birden fazla etkileşim gerektirir. Etkileşimli olmayan sıfır bilgi kanıtı, etkileşim sayısını bire indirerek çevrimdışı kanıta ve genel doğrulamaya olanak tanır. Örneğin, blockchain gibi sıfır bilgi kanıtı uygulama senaryolarında, kanıtın etkileşimli uygulamaya dayanmak yerine genellikle doğrudan yayınlanması gerekir ve çok taraflı halka açık çevrimdışı doğrulamayı desteklemesi gerekir.

Sıfır bilgi kanıtı teknolojisinde şu anda üç ana algoritma bulunmaktadır:

zk-SNARK

zk-SNARK (Sıfır Bilgi Kısa ve Etkileşimli Olmayan Bilgi Argümanları), yaygın olarak kullanılan evrensel bir sıfır bilgi kanıt şemasıdır. Herhangi bir hesaplama sürecini çeşitli kapı devreleri biçimine dönüştürerek ve kapı devrelerini polinomlara dönüştürmek için polinomların bir dizi matematiksel özelliğini kullanarak ve ardından çeşitli karmaşık iş senaryolarının uygulamasını gerçekleştirebilecek etkileşimli olmayan kanıtlar üreterek. Şu anda zk-SNARK, dijital para birimi ve blockchain finansmanı gibi blockchain alanlarında uygulanıyor ve şu anda en olgun evrensel sıfır bilgi kanıt çözümlerinden biri.

zk-SNARK'ın başlatılması güvenilir bir kurulum gerektirir. Güvenilir kurulum, güvenilir bir kurulumda birden fazla tarafın her birinin ağı başlatmak ve ardından anahtarı yok etmek için kısmi bir anahtar oluşturması anlamına gelir. Güven kurulumunu oluşturmak için kullanılan anahtarların sırları yok edilmezse, bu sırlar sahte doğrulamalar yoluyla sahte işlemler yapmak için kullanılabilir.

zk-STARK

zk-STARK (Sıfır Bilgi Kısa ve Şeffaf Bilgi Argümanları), sıfır bilgi özlü ve şeffaf bilgi argümantasyonunu temsil eden, zk-SNARK algoritmasının teknik bir evrimidir ve SNARK'ın zayıflığını güvenilir ayarlara dayanarak çözer ve güvenilmez üstünde. Blockchain doğrulamasını tamamlamak için herhangi bir güven kurulur, böylece ağın başlatılmasının karmaşıklığı azaltılır ve her türlü gizli anlaşma riski ortadan kaldırılır.

Kurşun geçirmezler

Kurşun geçirmezler (Kısa Etkileşimli Olmayan Sıfır Bilgi Kanıtları protokolü), SNARK'ların ve STARK'ların avantajlarını dikkate alır, güvenilir bir kurulum olmadan çalışabilir ve kriptografik kanıtların boyutunu 10kB'den 1kB'nin altına düşürebilir, sıkıştırma oranı şuna ulaşır: %80'den fazla, işlem ücretlerini ise %80 oranında azaltır. Göreceli olarak düşük işlem ücretleri, algoritma boyutu ve güven eksikliği nedeniyle alanda büyük ilgi gördü.

Sıfır bilgi kanıtının uygulanması

Sıfır bilgi kanıtı, verilerin güvenliğini sağlayabilir ve birçok gizlilik sorununu çözebilir. İspat süreci az miktarda hesaplama gerektirir ve her iki tarafça değiştirilen bilgi miktarı büyük ölçüde azalır. Güvenlik ve verimlilik avantajlarına sahiptir. Sıfır bilgi kanıtları başlangıçta sıklıkla kimlik doğrulama, dijital imzalar, kimlik doğrulama protokolleri vb. alanlarda kullanıldı. Blockchain'in ortaya çıkışı, sıfır bilgi kanıtlarının uygulanması için daha fazla yeni yön sağladı.

Ethereum ölçeklendirme

Blockchain kendi performans sorunları nedeniyle mevcut ihtiyaçları karşılayamıyor. Sıfır bilgi tabanlı ölçeklendirme çözümlerinin blockchain'in performans darboğazını çözmesi bekleniyor. Ölçeklendirme, merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün vermeden işlem hızının ve işlem hacminin artırılması anlamına gelir. ZK-Rollups, sıfır bilgi kanıtına dayalı bir Katman 2 ölçeklendirme çözümüdür. Hesaplamaları zincire aktararak, yani çok sayıda işlemi bir Toplama bloğunda paketleyerek ve zincir dışı blok için geçerli bir blok oluşturarak blok zincirinin verimini artırır. Katman 1'deki akıllı sözleşmenin yalnızca daha düşük Gaz ve daha yüksek zincir içi güvenlik sağlayabilecek yeni durumun doğrudan uygulanmasına ilişkin kanıtı doğrulaması gerekir.

Gizlilik koruması

Blockchain bağlamında sıfır bilgi kanıtları, göndereni, alıcıyı, ilgili tutarı ve işlemdeki diğer hassas verileri açıklamadan işlemlerin geçerliliğini doğrulamak için kullanılabilir. Bu nedenle sıfır bilgi kanıtları, zincirdeki veri gizliliğinin korunmasında büyük rol oynuyor. Tipik uygulamalar arasında gizlilik L2, gizlilik halka açık zincirler, gizlilik paraları ve gizlilik KYC bulunur.

Aztec Network, merkezi uygulamalar için gizlilik ve ölçeklenebilirlik sağlamayı amaçlayan, Ethereum'daki ilk Katman 2 gizlilik blockchain projesidir. Aztec, Bitcoin hesap prensibine benzer bir UTXO modeli kullanıyor. Bu modelde nota, protokol işleminin temel birimidir. Bir varlık alınıp satıldığında, banknotun değeri şifrelenir, banknotun mülkiyeti değişir ve banknot kaydı her banknotun durumunu kaydeder. Kullanıcının AZTEC varlıklarının tümü not defterindedir. Bu kullanıcı adresine ait geçerli biletlerin toplamı.

Aleo, eksiksiz gizlilik koruma uygulamaları sağlayan ilk platformdur ve sıfır bilgi kanıtına sahip gizlilik korumasına dayanan halka açık bir zincirdir. Aleo'nun çekirdeği, hesaplama ve fikir birliğini ayıran, zkCloud'un zincir dışındaki işlemleri yürütmesini sağlayan ve işlemin yürütülmesinden sonra kanıtı zincire gönderen, merkezi olmayan özel hesaplama DPC'si (merkezi olmayan özel hesaplama) olan ZEXE'dir. Zincire yalnızca kanıtlar sunulduğundan herhangi birinin herhangi bir işlem ayrıntısını görmesi veya bilgisinden yararlanması teknik olarak imkansızdır, böylece işlem gizliliği sağlanır.

Zcash, gizlilik odaklı koinlerin yaratıcısı olarak anılıyor. Gizli işlemlerin gizliliği, standart kriptografideki karma işlevlerine ve akış şifrelerine dayanır. İşlem kaydındaki gönderen, alıcı ve işlem hacmi zincir üzerinde şifrelenir. Kullanıcılar, başkalarına bir görüntüleme anahtarı verip vermemeyi seçebilir (yalnızca bu anahtara sahip olanlar işlemin içeriğini görebilir) ve işlemin geçerliliğini doğrulamak için zk-SNARK'ları zincir dışı kullanabilir.

zkPass, güvenli çok taraflı hesaplamaya ve sıfır bilgi kanıtlarına dayanan, merkezi olmayan bir KYC çözümüdür ve kullanıcıların kimlik iddialarını Web2 kimlik bilgileri aracılığıyla üçüncü taraflara anonim olarak kanıtlamalarına olanak tanır. Örneğin, Ufile Chain bütünlük dosyası ittifak zinciri platformu, kişisel bilgilerin kimlik doğrulamasına, depolanmasına, dolaşımına, hakların onaylanmasına ve gizliliğinin korunmasına odaklanan bir ittifak blockchain platformudur. Çekirdek düğümler olarak üniversiteler, işletmeler ve devlet daireleri gibi yetkili kurumların yer aldığı bir ittifak zinciri sistemidir. Ufile Chain, kişisel bilgilerin gizliliğini ve güvenliğini sağlamak için sıfır bilgi kanıtlama teknolojisini kullanır. Veri kullanıcıları, işleriyle ilgili yalnızca sınırlı bilgi elde edebilir; bu da veri kullanıcılarının eksiksiz ve etkili düz metin kullanıcı bilgileri elde etmesini zorlaştırır. UfileChain yetkilileri dahil hiç kimse geçerli kullanıcı kişisel bilgilerini elde edemez.

Özet

Son yıllarda blockchain ve gizlilik hesaplaması gibi yeni ortaya çıkan teknoloji uygulamalarının gelişmesi sayesinde sıfır bilgi kanıtı teknolojisi, güven inşa etmek için önemli bir teknoloji ve blockchain organizmasının vazgeçilmez bir parçası haline geldi.

Temelde, sıfır bilgi kanıtı teknolojisi, blok zincirine güvenmeyebilir ve onu, özellikle Ethereum için zincir dışı veri kullanılabilirliği ve yerel soyut hesap cüzdanları gibi yerel işlevleri daha da genişletmek için ekonomik varsayımlardan kriptografiye dayalı varsayımlara getirebilir. Fang gibi temel zincirlerin karşı karşıya olduğu ölçeklenebilirlik ve gizlilik korumasıyla ilgili sorunlara bir çözüm, hatta tek çözüm sağlar.

Yasal Uyarı:

1. Bu makale [web3朱大胆] adresinden yeniden basılmıştır. Tüm telif hakları orijinal yazara [小猪Go] aittir. Bu yeniden basıma itirazlarınız varsa lütfen Gate Learn ekibiyle iletişime geçin; onlar konuyu hemen halledeceklerdir.
2. Sorumluluk Reddi: Bu makalede ifade edilen görüş ve görüşler yalnızca yazara aittir ve herhangi bir yatırım tavsiyesi teşkil etmez.
3. Makalenin diğer dillere çevirileri Gate Learn ekibi tarafından yapılır. Aksi belirtilmedikçe tercüme edilen makalelerin kopyalanması, dağıtılması veya intihal edilmesi yasaktır.