ブロックチェーンゼロ知識証明？ゼロ知識証明のアプリケーションシナリオ

ブロックチェーンのゼロ知識証明とは何ですか？

Zero-Knowledge Proof（ZKP）は、ある当事者（Prover）が実際の情報を明らかにすることなく価値または秘密を知っていることを別の当事者（検証者）に証明できるようにする暗号化方法です。ブロックチェーンのコンテキストでは、この概念は、信頼のない検証を維持しながら、プライバシーとスケーラビリティを向上させる上で重要な役割を果たします。

典型的な例では、実際にパスワードを開示せずにパスワードの知識を証明することが含まれます。 ZCASHなどのブロックチェーンシステムでは、送信者、受信機、または金額の詳細を公開することなくトランザクションの妥当性を確保するためにゼロ知識の証明を使用します。

ゼロ知識証明はどのように機能しますか？

そのコアでは、ゼロ知識証明プロトコルには、完全性、健全性、ゼロ知識の3つの重要な特性が含まれます。これらはそれを保証します：

• 声明が真実である場合、正直な検証者が納得します。
• 不正行為者は、偽の声明を検証者に納得させることはできません。
• 検証者は、声明の真実以外に何も学びません。

一般的な実装の1つは、Zk-Snarks（ゼロ知識の簡潔な知識の非対話的議論）です。このメカニズムにより、データ交換を最小限に抑えた迅速な検証が可能になります。別のバリアントであるZK-Starks（知識のスケーラブルな透明な引数）は、同様の利点を提供しますが、信頼できるセットアップ式への依存を排除​​することにより、スケーラビリティと透明性が向上します。

取引におけるプライバシーの保存

ゼロ知識証明の最も顕著なアプリケーションの1つは、トランザクションプライバシーです。 BitcoinやEthereumなどの従来のブロックチェーンは、トランザクションの詳細を公に公開します。 ZKPSを使用すると、ユーザーはネットワークノードが正当性を検証できるようにしながら、個人的に取引できます。

例えば：

• ZCASHはZK-SNARKSを利用してトランザクションメタデータをシールドします。
• ユーザーは、透明性とシールドトランザクションを選択できます。
• シールドトランザクションは、送信者、受信機、および転送された金額を非表示にします。

これにより、デジタル環境での現金取引に似た財務プライバシーが可能になり、ZKPがGDPRや監視対策の懸念などの規制を順守するために不可欠になります。

ロールアップを通じてスケーラビリティを向上させます

別の主要なアプリケーションは、レイヤー2スケーリングソリューション、特にZK-Rollupsにあります。これらのシステムは、複数のトランザクションをオフチェーンでバンドルし、メインチェーンに単一の証明を提出し、計算負荷を大幅に削減します。

主な機能は次のとおりです。

• トランザクション集約：数千の操作が鎖で処理されます。
• 証明の提出：簡潔なZKPは、バッチの正確性を検証します。
• オンチェーン検証：Ethereumまたはその他のL1チェーンは、すべてのトランザクションを再実行する代わりに証明を検証します。

このアプローチは、スループットを大幅に改善し、ガス料金を削減します。 StarkwareやMatter Labs（ZKSYNC）などのプロジェクトは、これらのメカニズムを活用して、分散型アプリケーションを効率的に拡大します。

データエクスポージャーなしのID検証

ゼロ知識証明は、財務を超えて、分散型のアイデンティティ管理のための堅牢なソリューションを提供します。個人データを明らかにすることなく、個人が特定の属性（年齢、市民権、口座残高）を証明できるようにします。

ユースケースは次のとおりです。

• KYC/AMLチェック：ユーザーは、完全なドキュメントを共有せずに適格性を証明できます。
• ログイン資格情報：パスワードを送信せずに認証。
• アクセス制御：生データではなく検証済みのクレームに基づいて権限を付与します。

これは、自己照明者のアイデンティティ（SSI）の原則と一致し、データエクスポージャーポイントを最小限に抑えることでセキュリティを強化します。

スマートコントラクトの機密性

パブリックブロックチェーンでは、スマートコントラクトが完全に表示されています。これは、機密性を必要とする企業にとって問題がある可能性があります。ゼロ知識証明により、ロジックと状態の移行が隠されたままでありながら検証可能なプライベートスマートコントラクトの実行を可能にします。

アプリケーションが関与します：

• プライベート計算：契約ロジックオフチェーンを実行し、検証のためにZKPを送信します。
• 機密入力と出力：契約に渡されたパラメーターを隠す。
• 選択的開示：特定の当事者に必要な結果のみを明らかにする。

Aztec NetworkやEnrnst＆Youngによる日暮れなどのフレームワークは、ZKPを統合して、エンタープライズレベルのブロックチェーンの展開における透明性と裁量の両方を維持します。

よくある質問（FAQ）

Q1：ゼロ知識の証明を破ることができますか？理論的には安全ですが、ZKPの強度は、基礎となる暗号化の仮定と適切な実装に依存します。量子コンピューティングの進歩は、ZK-SnarksのようないくつかのZKPバリアントに長期的なリスクをもたらす可能性があります。

Q2：すべてのゼロ知識証明は同じですか？いいえ。ZK-Snarks、ZK-Starks、Bulletroofsなど、さまざまなタイプがあり、それぞれがパフォーマンス、信頼の仮定、ユースケースにトレードオフがあります。

Q3：ZK-StarksはZK-Snarksとどのように異なりますか？ ZK-Starksは信頼できるセットアップの必要性を排除し、量子攻撃により耐性がありますが、より大きな証明を生成し、ZK-Snarksに比べてより多くのストレージを必要とします。

Q4：ゼロ知識証明を使用して作業する開発者にはどのようなツールが存在しますか？人気のある開発フレームワークには、Circom、Snarkjs、Cairo、Noirが含まれます。これらのツールは、回路の構築、証明の生成、ZKPの統合をDAPPSに統合するのに役立ちます。