الموسوعة الذهبية |. ما هو إثبات المعرفة الصفرية

المصدر: تحليل تشيناليسيس؛ تم إعداده بواسطة: Five Baht, Golden Finance

في عام 1985، ظهر المفهوم الأصلي لإثبات المعرفة الصفرية (ZKP) في ورقة أكاديمية خاضعة لمراجعة النظراء بعنوان "الدليل التفاعلي المثقف". تعقيد النظام"، مما يمثل طفرة في التشفير. اكتشف الباحثون شافي جولدفاسر وسيلفيو ميكالي وتشارلز راكوف ما إذا كان من الممكن إثبات صحة البيانات دون الكشف عن أي شيء آخر غير البيانات نفسها. وبعد ما يقرب من 40 عامًا، أصبحت ZKP لبنة أساسية للعديد من سلاسل الكتل، مما يمكّن المستخدمين من تعزيز الخصوصية والأمان.

ما هو إثبات المعرفة الصفرية؟ (ZKP)

إثبات المعرفة الصفرية (ZKP) هو أسلوب تشفير يسمح لأطراف متعددة بالتحقق من صحة البيان دون الكشف عن معلومات تتجاوز البيان نفسه. تستخدم العديد من سلاسل الكتل ZKP لزيادة أمان التفاعلات التي تتضمن بيانات حساسة. ونتيجة لذلك، يمكن للمشاركين في blockchain مع ZKP التفاعل بثقة أكبر لأن المعلومات الخاصة أقل عرضة للتسريب أو الاستغلال من قبل الجهات الفاعلة الخبيثة.

مكونات إثبات المعرفة الصفرية

يتطلب ZKP طرفين على الأقل للمشاركة في كل تفاعل: المثبت والتحقق. ويكون المبرهن مسؤولاً عن تقديم دليل رياضي فعلي لإقناع المدقق بصحة العبارة. ويجب على المحقق فحص هذه الأدلة وقبولها أو رفضها.

عادةً ما يتم إجراء جولات متعددة من الاتصال بين المُثبتين والمتحققين لتقليل احتمالية تخمين أي من الطرفين أو تقديم معلومات غير قانونية.

كيف تعمل إثباتات المعرفة الصفرية؟

يعمل ZKP باستخدام العناصر الأساسية لخوارزميات التشفير المتقدمة والمفاهيم الرياضية. على سبيل المثال، يستخدم ZKP وظيفة تجزئة التشفير لإنشاء تحديات عشوائية للمدققين في محاولة لإنشاء ثقة متبادلة مع المُثبِّت.

يجب أن تستوفي التفاعلات التي يدعمها ZKP الشروط التالية:

• الاكتمال: يجب أن يكون المُثبِّت الصادق قادرًا على إقناع المُحقِّق بسهولة إذا كانت العبارة صحيحة.

• السلامة: يجب ألا يتمكن المُمثل غير النزيه من خداع المُحقق إذا كانت العبارة خاطئة.

• عدم المعرفة: لا يمكن لأي من الطرفين استخراج معلومات خاصة إضافية عن الطرف الآخر؛ فهم يعرفون فقط محتوى البيانات المقدمة.

دعونا نلقي نظرة على مثال لكيفية قيام مستخدمين بالتداول باستخدام ZKP:

• يرغب (الممثل) في إجراء معاملة باستخدام عملة الخصوصية ZCash بحيث لا يتمكن أي مراقب لسلسلة الكتل المخفية من استخراج أي تفاصيل عن المعاملة (أي مبلغ التحويل وعنوان التحويل) ، إلخ.).

• يريد B (المدقق) تلقي ZCash من A، لكنه لا يعرف تفاصيله الخاصة، مثل إجمالي مبلغ الأصول الموجودة في محفظة A.

• يقوم A بتشفير المعاملة وإرسالها إلى blockchain.

• يرسل A ZKP مع المعاملة المشفرة لإثبات صحة المعاملة.

• تقوم العقد الموجودة في blockchain بفحص ZKP للتأكد من أن معاملة التشفير الخاصة بـ A صالحة بالفعل.

• إذا كان ZKP صالحًا، فسيقبله B.

• يتم تحويل ZCash من حساب "أ" إلى حساب "ب".

• يتم تسجيل المعاملات بشكل دائم على blockchain.

أنواع إثباتات المعرفة الصفرية

يأتي ZKP بشكل أساسي في شكلين: تفاعلي وغير تفاعلي. يتضمن ZKP التفاعلي جولات متعددة من الاتصالات ذهابًا وإيابًا بين المُثبتين والمتحققين. يتضمن ZKP غير التفاعلي جولة واحدة فقط من الاتصال - يرسل المثبت رسالة فقط إلى المتحقق، ولا يتعين عليهم أن يكونوا متصلين بالإنترنت في نفس الوقت حتى يحدث ذلك.

إن البراهين التفاعلية ليست شائعة في الأنظمة القائمة على blockchain لأنها غير فعالة ومن غير المرغوب فيه بشكل عام أن يطلب من كلا الطرفين أن يكونا متصلين بالإنترنت في نفس الوقت. لذلك، يتم استخدام الأنواع التالية من ZKPs في الإعدادات غير التفاعلية:

تمكن حجج المعرفة غير التفاعلية المقتضبة (zk-SNARKs) المشاركين من إثبات حيازة معلومات معينة دون الكشف عن تلك المعلومات. تفاصيل الرسالة. تعد Zk-SNARKs شائعة في سلسلة Ethereum blockchain وهي مفيدة بشكل خاص للعقود الذكية التي تحافظ على الخصوصية. تستخدم ZCash أيضًا Zk-SNARKs لإثبات صحة المعاملات المحمية، مثل تلك التي لا تكشف عن أي معلومات - بما في ذلك المرسل والمستلم والمبلغ المحول.

تعمل وسيطات المعرفة الشفافة القابلة للتطوير (zk-STARK) بشكل مشابه لـ zk-SNARK، ولكنها مصممة للتوسع في الحسابات الكبيرة. نظرًا لأن zk-STARK تتمتع بمزايا إضافية مثل الشفافية وقابلية التوسع، فهي متوافقة مع مجموعة متنوعة من تطبيقات blockchain.

تثبت الأدلة المضادة للرصاص أن القيمة تقع ضمن نطاق معين دون الكشف عن القيمة نفسها. باستخدام مفاهيم رياضية متقدمة، تتيح البراهين المضادة للرصاص براهين أصغر حجمًا، وبالتالي تقليل حجم المعاملة ووقت التحقق. يستخدم Monero دليلًا مضادًا للرصاص.

تطبيقات وحالات استخدام لإثباتات المعرفة الصفرية

يتم توفير إثباتات المعرفة الصفرية في النظام البيئي لـ blockchain مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من البروتوكولات اللامركزية المعززة للخصوصية وحتى حلول المعاملات القابلة للتطوير. في حين أن بعض حالات الاستخدام هذه قد تم اعتمادها بالفعل بواسطة blockchain، إلا أن البعض الآخر لا يزال تخمينيًا أو في المراحل الأولى من التطوير.

المصادقة والمصادقة الآمنة: يمكن للمشاركين في DeFi استخدام ZKP لإثبات أنهم يمتلكون سمات معينة، مثل المشاركة في أنشطة الحوكمة أو كونهم أعضاء في مجموعة معينة من حاملي الرمز المميز، دون الكشف عن القيم الفعلية لهذه الخصائص. وبالمثل، يمكن للمستخدمين التفاعل مع ZKP للكشف بشكل انتقائي عن المعلومات المتعلقة بهويتهم.

نظام التصويت الآمن:يسمح ZKP للمشاركين في التمويل اللامركزي بإثبات أهليتهم للتصويت وعدد الأصوات دون الكشف عن تاريخهم أو تفضيلاتهم في التصويت.

Zk-rollups هو حل قياس من الطبقة الثانية يجمع أو "يجمع" بيانات المعاملات خارج السلسلة في أدلة تشفير، ثم يستخدم ZKP في شكل بيانات استدعاء على تم نشر صلاحية معاملة Ethereum الرئيسية عبر الإنترنت. ونظرًا لأن المعاملات يتم نشرها على الشبكة الرئيسية في حزم، فإنها عادةً ما تشغل مساحة أقل، مما يقلل العبء الحسابي على إيثريوم. تتضمن مجموعات zk الشائعة ZkSync وLoopring.

Zk-Plasma هو أحد أشكال شبكة Plasma التي تستفيد من ZKP لإنشاء سلاسل جانبية تحافظ على الخصوصية على Ethereum. بدلاً من التحقق من جميع البيانات على الشبكة الرئيسية، يمكن للمستخدمين التحقق من المعاملات على سلسلة جانبية ثم نشر صلاحيتها على إيثريوم باستخدام ZKP.

البورصة اللامركزية (DEX): تسهل ZKP تداول مجموعة متنوعة من الأصول دون الكشف عن تاريخ تداول المستخدم أو إستراتيجيته أو رصيد حسابه.

التحقق من شفافية ونزاهة سلسلة التوريد: يمكن لـ ZKP تعزيز أمان سلسلة التوريد من خلال التحقق من بيانات اعتماد المورد وصحة المنتج دون الحاجة إلى الكشف عن المعلومات لأطراف غير مصرح لها بالكشف عن معلومات المعاملة أو الملكية معلومات حول عملية الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، قد تساعد ZKPs في التحقق من الاعتماد والامتثال لمعايير إدارة سلسلة التوريد.

يوضح الرسم البياني أدناه حجم تكنولوجيا المعرفة الصفرية في حالات استخدام معينة. لقد رأينا حجم الأموال المرسلة إلى العديد من تطبيقات ZKP الأكثر شيوعًا، بما في ذلك ZCash (عملة مشفرة تحافظ على الخصوصية)، وTornado Cash (عقد ذكي لامركزي وغير خاضع للحراسة)، وRailgun (بروتوكول خصوصية Ethereum L2)، وAztec. (بروتوكول الخصوصية Ethereum L2). بين يناير 2022 وأبريل 2024، تم إرسال أموال إلى Tornado Cash أكثر من التطبيقات الثلاثة الأخرى التي تدعم ZKP، أي ما يقرب من 5 مليارات دولار.

إثبات صفر المعرفة التحديات المعتمدة

على الرغم من أنه من المتوقع أن يجعل ZKP blockchain أكثر أمانًا وكفاءة، إلا أن اعتماده على نطاق واسع لا يزال يواجه العديد من التحديات:

• يتطلب تنفيذ ZKP ونشره فهمًا عميقًا لمبادئ التشفير والرياضيات المتقدمة - وهي خبرة لا يمتلكها معظم المطورين.

• يتطلب إنشاء ZKP غالبًا موارد حوسبة كبيرة، مما يؤدي إلى إبطاء أوقات معالجة المعاملات وزيادة الرسوم.

• يمكن أن تصبح قابلية التشغيل البيني لسلسلة الكتل صعبة إذا واجه المشاركون بروتوكولات أو طرق تحقق غير متوافقة.

• قد يؤدي تعقيد ZKP وتخزين البيانات المقابلة إلى خلق تحديات تتعلق بالامتثال التنظيمي والتدقيق.

مستقبل إثباتات المعرفة الصفرية في blockchain

مع استمرار تزايد وعي الناس بأهمية الخصوصية والأمن في منصات blockchain، فإن الصفر براهين المعرفة من المرجح أن يشهد إثبات المعرفة اعتماداً أوسع. بالإضافة إلى ذلك، تبحث العديد من بروتوكولات الطبقة الثانية على الإيثريوم باستمرار عن طرق لتحسين قابلية التوسع والكفاءة، وقد تساعد إثباتات المعرفة الصفرية في حل هذه المشكلات. ستلعب هذه الجهود المستمرة دورًا رئيسيًا في حماية معلومات المستخدم الحساسة وتوحيد معاملات blockchain لتعزيز قابلية التشغيل البيني لـ blockchain.