ゼロ知識の証明とは何ですか？主要なプライバシー保護技術

ゼロ知識の証明を理解する

ゼロ知識証明（ZKP）は、ある当事者がその情報の実際の内容を明らかにすることなく価値または情報を知っていることを別の当事者に証明できるようにする暗号化方法です。この概念は、特にトランザクションプライバシーが重要なブロックチェーンおよび暗号通貨システム内で、プライバシー保護テクノロジーの領域で特に重要です。

簡単に言えば、実際にパスワード自体を表示せずにシステムのパスワードを知っていることを証明したいと想像してください。ゼロ知識の証明は、秘密自体を明らかにすることなく、彼らが秘密の知識を持っていることを検証者に納得させることにより、これを可能にします。関係する重要な要素は、 Prover 、 Verifier 、および声明が証明されていることです。

ゼロ知識がどのように機能するか

ZKPSの背後にあるメカニズムには、複雑な数学的アルゴリズムとインタラクティブなプロトコルが含まれます。その中心では、ZKPは完全性、健全性、ゼロ知識の3つのプロパティを満たす必要があります。

• 完全性により、声明が真実である場合、正直な得点者が正直な検証者を納得させることができます。
• 健全性は、不正な支持者が偽の声明を検証者に納得させることができないことを保証します。
• ゼロ知識とは、検証者が声明の真実以外に何も学ばないことを意味します。

最もよく知られている例の1つは、ZCASHなどのブロックチェーンネットワークで使用されるZK-SNARKS（知識のゼロ知識の簡潔な非対話的議論）です。これらにより、プローバーと検証剤間の相互作用なしに迅速な検証を可能にし、それらを非常に効率的にします。

暗号通貨システムのアプリケーション

暗号通貨のエコシステム内では、ゼロ知識の証明は主にトランザクションプライバシーを強化するために使用されます。 Bitcoinのような従来のブロックチェーンは、完全な匿名性ではありませんが、仮名を提供します。誰でも、ユーザーのプライバシーを損なうパブリック元帳でトランザクションの詳細を表示できます。

ZKPSを統合することにより、 ZCASHなどの暗号通貨は、ユーザーが送信者、受信機、または転送された金額を明らかにすることなくトランザクションを送信できるようにします。これは、すべてのトランザクションデータが暗号化され、トランザクションの有効性のみがZKPを介して証明されるシールドトランザクションを介して行われます。

このアプローチは、ユーザーの機密性を維持しながら、ブロックチェーンの完全性と透明性を維持します。また、第三者がトランザクションパターンを追跡したり、特定のアドレスに関連するウォレットバランスを特定したりすることを防ぎます。

ゼロ知識証明の種類

ゼロ知識の証明にはいくつかのタイプがあり、それぞれにユニークな特性とユースケースを備えています。

• インタラクティブなZKPS ：プローバーと検証剤の間の複数の通信が必要です。安全ですが、レイテンシと複雑さのために、実際のアプリケーションではあまり実用的ではありません。

• 非互換ZKPS（NIZKS） ：最初のセットアップ後に2つの関係者間の相互作用を必要としないでください。これらはよりスケーラブルで、分散型システムで広く使用されています。

• ZK-Snarks ：前述のように、これらは簡潔で非対話的であり、計算効率が重要なブロックチェーン環境に最適です。

• ZK-STARKS（ゼロ知識スケーラブルな知識の透明な引数） ：ZK-SNARKSに同様の利点を提供しますが、Quantum後の安全性であり、信頼できるセットアップに依存せず、潜在的な将来の脅威に対してより堅牢になります。

各タイプには、パフォーマンス、セキュリティの仮定、および実装要件の観点からトレードオフがあります。

実際にゼロ知識証明を実装します

ゼロ知識証明システムを実装するために、開発者はいくつかの重要な手順に従います。

• ステートメントを定義します。機密データを明らかにすることなく、証明する必要があるものを明確に明確に示します。たとえば、秘密鍵を公開せずに所有権を証明します。

• ZKPプロトコルを選択します。アプリケーションのニーズに基づいて適切なプロトコルを選択します。速度、スケーラビリティ、または量子攻撃に対する抵抗です。

• キーの生成：多くのZKPシステムでは、証明キーと検証キーを生成するために信頼できるセットアップフェーズが必要です。このステップは、システムのセキュリティを損なうことを避けるために慎重に処理する必要があります。

• 証明の構築：Proverは、証明キーとSecret入力を使用してZKPアルゴリズムを実行して証明を生成します。

• 証明を確認します：検証者は、検証キーとパブリック入力を使用して証明をチェックします。有効な場合、声明は根本的な秘密の知識なしに受け入れられます。

開発者は、ZKPベースのアプリケーションを効率的に構築および展開するために、 Libsnark 、 Bellman 、 Circomなどのライブラリとフレームワークを使用することがよくあります。

課題と制限

彼らの利点にもかかわらず、ゼロ知識の証明には課題があります：

• 計算オーバーヘッド：特に複雑なステートメントの場合、プルーフの生成はリソース集約的です。これは、スケーラビリティとパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

• 信頼できるセットアップリスク：ZK-SNARKSのような一部のZKPシステムには、信頼できるセットアップが必要です。侵害された場合、攻撃者は証明を検出できないほど偽造することができます。

• 複雑さ：ZKPを正しく実装するには、深い暗号化の専門知識が必要です。コーディングまたは構成の間違いは、脆弱性につながる可能性があります。

• 養子縁組の障壁：技術的な複雑さとハードウェアの要件により、採用が広く採用されているため、ニッチのユースケース以外の採用は限られています。

これらの制限は、ZKPテクノロジーをより広範なアプリケーションに適していて効率的にするための継続的な研究開発の必要性を強調しています。

よくある質問

Q：ブロックチェーンの外側でゼロ知識の証明を使用できますか？はい、ZKPSには暗号通貨を超えたアプリケーションがあります。それらは、プライバシーと信頼性が不可欠なアイデンティティ検証、安全なメッセージ、さらには投票システムでさえ使用されます。

Q：ゼロ知識証明は完全に壊れないですか？ ZKPは数学的に健全ですが、それらのセキュリティは正しい実装と基礎となる暗号化の仮定に依存します。コンピューティングパワーまたは新しい攻撃方法の進歩は、潜在的にリスクをもたらす可能性があります。

Q：ZK-SnarksとZK-Starksの違いは何ですか？ ZK-Snarksは簡潔で非対話的ですが、信頼できるセットアップが必要です。 ZK-Starksは、信頼できるセットアップの必要性を排除し、量子攻撃に耐性がありますが、一般的に大きな証明を生成し、より多くの計算を必要とします。

Q：ゼロ知識証明はユーザーの匿名性をどのように保護しますか？ユーザーが実際のデータを明らかにすることなく所有権または有効性を証明できるようにすることにより、ZKPは、トランザクションの金額やアイデンティティなどの機密情報がパブリック元帳上の機密のままであることを保証します。