Was ist ein Null-Wissen-Beweis (ZKP)? Wie verbessert es die Privatsphäre einer Blockchain?

Zero-Knowledge-Proofs (ZKPS) sind kryptografische Protokolle, die es einer Partei, die als Prover bezeichnet wird, einer anderen Partei, dem Verifizierer, zu ermöglichen, dass eine bestimmte Aussage zutrifft, ohne Informationen über die Gültigkeit der Aussage selbst zu enthüllen. Im Zusammenhang mit der Blockchain -Technologie spielen ZKPs eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Privatsphäre und Sicherheit und ermöglicht es, Transaktionen zu validieren, ohne sensible Daten freizulegen.

Das Konzept von Zero-Knowledge-Beweisen

Im Kern besteht ein Null-Knowledge-Beweis aus drei Hauptkomponenten: der Aussage, dem Prover und dem Verifizierer. Die Aussage ist das, was der Prover dem Überprüfer beweisen will, ohne zusätzliche Informationen zu enthüllen. In einer Blockchain -Transaktion könnte beispielsweise die Anweisung sein, dass der Absender über ausreichende Mittel verfügt, um die Transaktion abzuschließen. Der Prover würde dann einen ZKP verwenden, um den Überprüfer dieser Tatsache zu überzeugen, ohne die tatsächliche Menge an Geldern offenzulegen.

Wie funktionieren Null-Wissen-Beweise für

Der Prozess der Verwendung eines Null-Wissens-Beweises umfasst mehrere Schritte, die in drei Phasen breit zu kategorisiert werden können: die Verpflichtungsphase, die Herausforderungsphase und die Antwortphase. In der Verpflichtungsphase verpflichtet sich der Prover mit einem geheimen Wert, der verwendet wird, um die Erklärung zu beweisen. Während der Herausforderungsphase erzeugt der Überprüfer eine zufällige Herausforderung, auf die der Prover reagieren muss. Schließlich verwendet der Prover in der Antwortphase den geheimen Wert, um auf die Herausforderung zu reagieren, und beweist die Aussage, ohne das Geheimnis zu enthüllen.

Anwendungen von Null-Wissen-Beweisen in Blockchain

Null-Knowledge-Proofs haben zahlreiche Anwendungen in der Blockchain-Technologie, insbesondere zur Verbesserung der Privatsphäre und Sicherheit. Eine der bekanntesten Anwendungen ist die Form von Null-Wissen-prägnanten nicht interaktiven Wissensargumenten (ZK-Snarks) , die in Kryptowährungen wie ZCASH verwendet werden, um private Transaktionen zu ermöglichen. In ZK-Snarks kann der Prover nachweisen, dass eine Transaktion gültig ist, ohne Einzelheiten über den Absender, den Empfänger oder den übertragenen Betrag anzugeben.

Eine andere Anwendung befindet sich im Bereich der Skalierbarkeitslösungen , in denen ZKPs verwendet werden können, um große Datenmengen in einen prägnanten Beweis zu komprimieren, um schnellere Überprüfungszeiten und reduzierte Speicheranforderungen zu ermöglichen. Dies ist besonders nützlich in Layer-2-Skalierungslösungen wie ZK-Rollups, bei denen ZKPS mehrere Transaktionen in einen einzigen Beweis stapelt, der auf der Hauptblockchain überprüft werden kann.

Verbesserung der Privatsphäre bei Blockchain -Transaktionen

Eine der wichtigsten Möglichkeiten, wie Null-Wissen-Beweise die Privatsphäre einer Blockchain verbessern, besteht darin, private Transaktionen zu aktivieren. In herkömmlichen Blockchain -Systemen wird jede Transaktion in einem öffentlichen Hauptbuch erfasst, was es jedem ermöglicht, den Mittelfluss zu verfolgen. Bei ZKPS können jedoch die Details einer Transaktion versteckt werden, um sicherzustellen, dass nur die erforderlichen Informationen an das Netzwerk geteilt werden.

Betrachten Sie beispielsweise ein Szenario, in dem Alice 10 BTC an Bob senden möchte. In einer traditionellen Blockchain wäre diese Transaktion für alle sichtbar, einschließlich der Menge und der damit verbundenen Adressen. Mit ZKPS kann Alice dem Netzwerk beweisen, dass sie über die erforderlichen Mittel verfügt, ohne den tatsächlichen Betrag oder die Adresse des Empfängers anzugeben. Dies stellt sicher, dass die Transaktion privat bleibt und dennoch vom Netzwerk überprüfbar ist.

Sicherheit und Vertrauen in Zero-Knowledge-Beweise

Null-Wissen-Beweise verbessern auch die Sicherheit und das Vertrauen einer Blockchain, indem sichergestellt wird, dass Transaktionen gültig sind, ohne dass die beteiligten Parteien sich gegenseitig vertrauen müssen. In einer traditionellen Blockchain hängt die Gültigkeit einer Transaktion von der Ehrlichkeit der Teilnehmer ab. Bei ZKPS kann jedoch die Gültigkeit einer Transaktion mathematisch nachgewiesen werden, was die Notwendigkeit von Vertrauen beseitigt.

Dies ist besonders wichtig in dezentralen Systemen, bei denen die Teilnehmer sich möglicherweise nicht kennen oder sich gegenseitig vertrauen. Durch die Verwendung von ZKPS kann das Netzwerk sicherstellen, dass Transaktionen gültig und sicher sind, selbst wenn es keinen Vertrauen zwischen den beteiligten Parteien hat.

Implementierung von Null-Wissen-Beweisen in Blockchain

Die Implementierung von Null-Wissen-Beweisen in einer Blockchain beinhaltet mehrere technische Schritte. Hier finden Sie eine detaillierte Anleitung zum Implementieren von ZKPS in einem Blockchain -System:

• Wählen Sie ein ZKP-Protokoll : Der erste Schritt besteht darin, ein geeignetes ZKP-Protokoll wie ZK-Snarks oder ZK-Starks auszuwählen, basierend auf den spezifischen Anforderungen der Blockchain. Jedes Protokoll hat seine eigenen Stärken und Schwächen. Daher ist es wichtig, die auszuwählen, die den Bedürfnissen des Systems am besten entspricht.

• Erzeugen Sie die Schaltung : Sobald das Protokoll ausgewählt ist, besteht der nächste Schritt darin, eine Schaltung zu erzeugen, die die nachgewiesene Anweisung darstellt. Dieser Schaltkreis wird typischerweise als eine Reihe von Einschränkungen dargestellt, die der Prover befriedigen muss, um die Aussage zu beweisen.

• Erstellen Sie die Nachweis- und Überprüfungsschlüssel : Der Prover und der Verifizierer benötigen Tasten, um den Beweis zu generieren und zu überprüfen. Diese Schlüssel werden mit der Schaltung und dem gewählten ZKP -Protokoll erzeugt.

• Generieren Sie den Beweis : Der Prover verwendet den Nachweisschlüssel und den geheimen Wert, um den Beweis zu generieren. Dieser Beweis wird dann an den Verifizierer gesendet.

• Überprüfen Sie den Beweis : Der Überprüfer verwendet den Überprüfungsschlüssel, um die Gültigkeit des Nachweises zu überprüfen. Wenn der Beweis gültig ist, akzeptiert der Verifier die Aussage als wahr, ohne zusätzliche Informationen zu erlernen.

• Integrieren in die Blockchain : Schließlich muss das ZKP -System in die Blockchain integriert werden. Dies beinhaltet die Änderung des Konsensmechanismus der Blockchain, um die Überprüfung von ZKPS als Teil des Transaktionsvalidierungsprozesses einzuschließen.

Häufig gestellte Fragen

F: Können in allen Arten von Blockchains Null-Wissen-Beweise verwendet werden?

A: Null-Wissen-Beweise können in verschiedenen Arten von Blockchains implementiert werden, aber ihre Wirksamkeit und einfache Integration kann je nach spezifischer Architektur und Konsensmechanismus der Blockchain variieren. Beispielsweise haben öffentliche Blockchains wie Ethereum ZKPS erfolgreich durch Lösungen wie ZK-Rollups integriert, während private Blockchains aufgrund ihrer Erlaubnis möglicherweise unterschiedliche Überlegungen haben.

F: Sind rechnerisch teuer?

A: Ja, es kann rechnerisch intensiv sein, insbesondere für komplexe Aussagen zu generieren und zu überprüfen. Fortschritte in ZKP-Protokollen wie ZK-Starks wurden jedoch zur Verringerung des Rechenaufwands verarbeitet, was sie für die weit verbreitete Einführung machbarer macht.

F: Wie wirken sich Null-Wissen-Beweise auf die Skalierbarkeit einer Blockchain aus?

A: Null-Wissen-Beweise können die Skalierbarkeit einer Blockchain verbessern, indem die Komprimierung großer Datenmengen in prägnante Beweise ermöglicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft in Schicht-2-Skalierungslösungen, bei denen ZKPS die Batchierung mehrerer Transaktionen in einen einzelnen Beweis ermöglichen und die Last auf der Hauptblockchain reduzieren kann.

F: Können Null-Wissen-Beweise für andere Zwecke als die Privatsphäre in Blockchain verwendet werden?

A: Ja, Null-Knowledge-Proofs haben Anwendungen, die über die Privatsphäre in Blockchain hinausgehen. Sie können zur Identitätsprüfung verwendet werden, wobei ein Benutzer nachweisen kann, dass er bestimmte Kriterien erfüllt, ohne seine Identität zu enthüllen. Darüber hinaus können ZKPS in Abstimmungssystemen verwendet werden, um die Integrität von Stimmen sicherzustellen, ohne die Wähleranonymität zu beeinträchtigen.