ゼロ知識の証明と暗号化の違いは何ですか？彼らはどのようにお互いを補完しますか？

暗号通貨とブロックチェーンテクノロジーの世界では、しばしば登場する2つの概念は、ゼロ知識の証明と暗号化です。どちらもセキュリティとプライバシーを確​​保するために不可欠ですが、異なる目的を果たし、異なる方法で働きます。この記事では、ゼロ知識の証明と暗号化の違いと、暗号通貨エコシステム内の互いをどのように補完するかについて説明します。

ゼロ知識の証明を理解する

ゼロ知識証明は、ある当事者（Prover）が、声明自体の有効性を超えた情報を明らかにすることなく、特定のステートメントが真であ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。この概念は、プライバシーが最重要であるブロックチェーンおよび暗号通貨アプリケーションで特に役立ちます。

ゼロ知識証明システムでは、プロバーはそれを開示せずに秘密の知識を示すことができます。たとえば、ブロックチェーントランザクションでは、ユーザーは、総バランスや資金のソースを明らかにすることなく、取引を完了するために必要な資金があることを証明できます。これは、追加情報を学習せずに、検証者がステートメントの真実を確信することを保証する一連のインタラクティブまたは非インタラクティブプロトコルによって達成されます。

暗号化の理解

一方、暗号化は、読み取り可能なデータをコードに変換して、不正アクセスを防ぐプロセスです。暗号通貨のコンテキストでは、暗号化を使用して、トランザクション、財布、通信チャネルを保護するために使用されます。意図した受信者のみがデータにアクセスできることを保証し、情報の機密性と整合性を維持します。

暗号化は、アルゴリズムとキーを使用して、プレーンテキストを暗号文に変換することで機能します。暗号化には、対称と非対称の2つの主なタイプがあります。対称暗号化は、暗号化と復号化の両方に同じキーを使用しますが、非対称暗号化は一対のキーを使用します。キーは、暗号化のための公開キーと復号化の秘密鍵です。暗号通貨では、非対称暗号化が一般的にトランザクションを確保し、ユーザーのアイデンティティを保護するために使用されます。

ゼロ知識証明と暗号化の主な違い

ゼロ知識の証明と暗号化の主な違いは、その目的と機能にあります。ゼロ知識の証明は、基礎となる情報を明らかにすることなく、声明の妥当性を証明することに焦点を当てていますが、暗号化は不正アクセスを防ぐためにデータを保護することに焦点を当てています。

• 目的：ゼロ知識の証明は、詳細を開示せずにステートメントの真実を検証するために使用されますが、暗号化は不正な当事者がアクセスすることからデータを保護するために使用されます。
• 機能：ゼロ知識証明には、プローバーと検証剤の間の一連のプロトコルが含まれますが、暗号化にはキーとアルゴリズムを使用してデータの変換が含まれます。
• ユースケース：ゼロ知識の証明は、ZCASHなどのプライバシー中心の暗号通貨でよく使用されます。ここでは、トランザクションの詳細を秘密にする必要があります。暗号化は、すべての暗号通貨で使用され、トランザクションを保護し、ユーザーデータを保護します。

ゼロ知識の証明と暗号化がどのように互いに補完するか

ゼロ知識の証明と暗号化はさまざまな目的に役立ちますが、暗号通貨システムのセキュリティとプライバシーを強化するために協力することができます。ゼロ知識の証明を使用して、暗号化プロセスが正しく適用されていることを保証することなく、暗号化されたデータの整合性を検証することができます。

たとえば、ブロックチェーンネットワークでは、ユーザーはトランザクションデータを暗号化して、貫通目から保護する場合があります。ただし、トランザクションが有効であり、ネットワークのルールに従うことを確認するために、ゼロ知識証明を使用して、機密情報を明らかにすることなくトランザクションの正当性を検証できます。この組み合わせにより、プライバシーとセキュリティの両方を維持できます。

別のシナリオでは、ユーザーは、合計バランスを明らかにすることなく、ある程度の暗号通貨の所有権を証明したい場合があります。彼らは財布データを暗号化し、ゼロ知識の証明を使用して、必要な資金があることを示すことができます。これにより、ユーザーのプライバシーが保護され、必要な検証が行われるようになります。

暗号通貨の実用的なアプリケーション

ゼロ知識の証明と暗号化は、両方ともさまざまな暗号通貨の機能に不可欠です。たとえば、 ZCASHはゼロ知識証明を使用して、送信者、受信機、および金額がすべてパブリックビューからシールドされているプラ​​イベートトランザクションを有効にします。トランザクションデータの暗号化により、意図した当事者のみが情報にアクセスできるようになり、ゼロ知識の証明により、プライバシーを損なうことなくトランザクションの有効性が検証されます。

同様に、 Moneroは、暗号化とゼロ知識証明の組み合わせを使用して、プライバシーを強化します。ゼロ知識証明の形式であるMoneroのリング署名は、トランザクションの真の送信者を不明瞭にし、暗号化はトランザクションデータ自体を保護します。この二重のアプローチにより、送信者のIDとトランザクションの詳細の両方が機密のままであることが保証されます。

ゼロ知識証明と暗号化の技術的実装

暗号通貨システムにゼロ知識の証明と暗号化を実装するには、いくつかのステップと考慮事項が含まれます。これらのテクノロジーが通常どのように統合されているかについての詳細な見方を次に示します。

• 暗号化の実装：

  • 対称暗号化のためのAEや非対称暗号化のRSAなど、暗号通貨のニーズに適した暗号化アルゴリズムを選択します。
  • 暗号化キーを生成します。非対称暗号化の場合、これには公開キーと秘密鍵の作成が含まれます。
  • 選択したアルゴリズムとキーを使用してデータを暗号化します。たとえば、暗号通貨トランザクションでは、トランザクションの詳細がネットワークにブロードキャストされる前に暗号化されます。
  • 暗号化されたデータのセキュリティはキーの秘密に依存するため、安全なキー管理を確保します。

• ゼロ知識証明実装：

  • 暗号通貨の特定の要件に基づいて、ZK-SnarksやZK-Starksなどのゼロ知識証明プロトコルを選択します。
  • 基礎となるデータを明らかにすることなく、ステートメントの妥当性を示す証明を生成します。これには、ステートメントを表す回路を作成し、この回路に基づいて証明を生成することが含まれます。
  • プロトコルの検証者部分を使用して証明を確認します。これにより、追加情報を開示せずにステートメントが当てはまることが保証されます。
  • ゼロ知識の証明を暗号通貨のトランザクション検証プロセスに統合し、プライバシーを損なうことなくトランザクションを確認できるようにします。

よくある質問

Q1：暗号通貨で暗号化なしでゼロ知識証明を使用できますか？

A1：暗号通貨のコンテキストでは、声明の有効性を検証するためにゼロ知識の証明を独立して使用できますが、プライバシーとセキュリティの両方を確保するために暗号化と併用することがよくあります。暗号化はデータ自体を保護しますが、ゼロ知識証明は、データを明らかにすることなくデータの完全性を検証します。

Q2：ゼロ知識証明のみまたは暗号化のみを使用する暗号通貨はありますか？

A2：プライバシーを優先するほとんどの暗号通貨は、ゼロ知識の証明と暗号化の両方の組み合わせを使用します。ただし、一部の暗号通貨は1つの側面により焦点を当てる場合があります。たとえば、Zcashは、データを保護するために暗号化を使用しながら、トランザクションプライバシーのゼロ知識証明に大きく依存しています。逆に、Bitcoinは主に暗号化を使用してトランザクションを保護しますが、ゼロ知識証明を実装しません。

Q3：ゼロ知識の証明は、暗号通貨のスケーラビリティにどのように影響しますか？

A3：ゼロ知識証明は、証明を生成および検証するために必要な計算リソースにより、暗号通貨のスケーラビリティに影響を与える可能性があります。ただし、ZK-SnarksやZK-Starksなどのゼロ知識証明プロトコルの進歩により、それらをより効率的でスケーラブルにしました。プライバシーとスケーラビリティのトレードオフは、プライバシーに焦点を当てた暗号通貨の開発における継続的な考慮事項です。

Q4：スマートコントラクトのセキュリティを強化するために、ゼロ知識の証明を使用できますか？

A4：はい、ゼロ知識の証明を使用して、機密情報を明らかにすることなく特定の条件の検証を許可することにより、スマート契約のセキュリティを強化できます。たとえば、スマート契約では、ゼロ知識の証明を使用して、ユーザーが個人データを開示せずに特定の基準を満たしていることを確認し、契約の条件を満たしながらプライバシーを維持することができます。