الگوریتم های دانش صفر ZKP و zk-SNARKs

در حال حاضر محبوبیت زیادی در میان بسیاری از بزرگترین بلاکچین های عمومی پیرامون پیاده سازی پروتکل های دانش صفر، مثل zk-SNARKs یا Zero-Knowledge Proof (ZKP) ، وجود دارد. الگوریتم های دانش صفر لایه قابل توجهی از حریم خصوصی را به بلاکچین های عمومی اضافه می کنند اما مانند کاری که بلاکچین های عمومی در حال حاضر انجام می دهند، تاریخچه تراکنش های ارسال کننده وجوه را آشکار نمی کنند. از برجسته ترین پروژه هایی که در مورد پذیرش zk-SNARKs بحث می کنند، می توان به کاردانو، ترون، تزوس و اتریوم اشاره کرد.

این یک تصور کلیشه ای است که بلاکچین های حریم خصوصی تنها برای محافظت از تاریخچه تراکنش ها در برابر سازمان های مجری قانون به وجود آمده اند، بلکه دلایل مختلفی وجود دارد که ممکن است بخواهیم تاریخچه تراکنش های خود را خصوصی نگاه داریم.

به عنوان مثال، بسیاری از کسب و کارها نمی خواهند فهرستی از پرداختها یا مشتریان خود را به صورت عمومی منتشر کنند یا افرادی که دارای موجودی زیادی هستند، احتمالاً نمی خواهند که اطلاعات حساب آنها عمومی شود، چرا که ممکن است این اطلاعات موجب سرقت، کلاهبرداری یا سوء استفاده شود و امنیت این افراد را به خطر بیاندازد.

راه های متعددی برای دستیابی به حفظ حریم خصوصی در بلاکچین وجود دارد که به زودی به آنها نیز خواهیم پرداخت، اما با توجه به اشتیاقی که برای الگوریتم های اثبات دانش صفر ZKP وجود دارد، در این مقاله سعی داریم تا حدودی این مدل از رمزنگاری را بیشتر بشناسیم و به برخی از پیامدهای آن در صورت پذیرش توسط برخی از بازیگران بزرگ در حوزه بلاکچین اشاراتی داشته باشیم.

ZKP و zk-SNARKs چیست؟

مکانیسم اثبات دانش صفر Zero-Knowledge Proof (ZKP) از آنجا که مربوط به استفاده در بلاکچین است، یک راه حل بسیار زیبا برای حفظ حریم خصوصی برای فردی است که تراکنش را ارسال می کند. این مکانیسم اثبات، انجام تراکنش را بدون افشای جزئیات فرستنده، از جمله تاریخچه تراکنش های فرستنده و شاید مهمتر از آن مبلغ تراکنش انجام شده، تأیید می کند.

مفاهیم مرتبط با الگوریتم های دانش صفر ZKP و zk-SNARKs با بوجود آمدن رمزارزها ابداع نشدند، بلکه برای اولین بار به عنوان یک فرآیند رمزنگاری در دهه 1980 پیشنهاد شدند. اثبات دانش صفر راهی است برای اثبات اینکه شما چیزی را که می دانید به کسی اثبات کنید، البته بدون آنکه نشان دهید که چگونه آن را می دانید. قیاس های زیادی برای نشان دادن این ایده استفاده می شود، مثلا یک بازی بیلیارد که در آن می توانید به یک فرد نابینا ثابت کنید که دو توپ اسنوکر با رنگ های مختلف، واقعاً با یکدیگر تفاوت دارند.

با ایجاد ارتباطی خاص به استفاده از آنها در بلاکچین، ZKP ها می توانند نشان دهند که یک تراکنش قانونی است، همانطور که در بیتکوین و (تقریبا) تمام بلاکچین های عمومی اتفاق می افتد، اما همچنین می توانند مزایای قابل توجهی برای حفظ حریم خصوصی را به کلیت این فرایند اضافه کنند.

شخصی که یک تراکنش را ارسال می کند (اثبات کننده) هیچ اطلاعات غیر ضروری را برای هیچ کس، از جمله گیرنده (تأیید کننده) فاش نمی کند، در حالی که تأیید کننده همچنان می تواند متقاعد شود که تراکنش قانونی بوده است. گیرنده مقدار ارز مورد نظر را می داند، اما نمی داند که فرستنده دارای کدام دارایی ها یا سکه های خاص بوده و مهمتر از آن، گیرنده نمی تواند تاریخچه ارز را ببیند که این فرایند بر روی کاغذ ردیابی آن را کاملاً غیرممکن می کند.

مفاهیم و فرایند مطرح شده در بالا؛ علاوه بر جلوگیری از پیگیری تراکنش ها توسط شخص ثالث و مخفی کردن برخی اطلاعات حائز اهمیت، مشکل طولانی مدت «فهرست سیاه» را که پیش تر با ارجاع به بیتکوین بصورت نظری بیان شده بود، حل می کند.

مسئله فهرست سیاه این منطق را مطرح می کند که “فروشندگان از پذیرش بیتکوین های آلوده امتناع می کنند، بنابراین ارزش برخی از سکه ها کمتر از سایرین خواهد بود.”

برای درک اینکه zk-SNARKs به طور خاص چه کاری انجام می دهد، فقط باید نام هر تابع جداگانه را شکست. برخلاف اثبات های دانش صفر جایگزین که چندین دور تأیید را می طلبند، جمله گفته شده در مورد zk-SNARKs به اختصار به این معنی است که در این مدل از الگوریتم دانش صفر ، برهان ها را می توان به سرعت تأیید کرد. و شیوه غیر تعاملی که در آن به کار گرفته شده، اینگونه است که فرستنده مدرک خود را منتشر می کند، سپس گیرنده آن را به طور مستقل و بدون تعامل با فرستنده، اثبات می کند. در نهایت با استفاده از یک استدلال دانش متکی بر دانش پیشین، این روند محاسباتی خاص می تواند صحت تراکنش را تأیید کند.

رمزارزهایی که از zk-SNARKs استفاده می کنند

هر دو کوین حریم خصوصی ZCash و PIVX از اثبات دانش صفر از طریق پروتکل های ZeroCoin استفاده می کنند، تفاوت اصلی بین آنها؛ این است که ZCash بر اساس مکانیسم اجماع اثبات کار است در حالی که PIVX یک ارز اثبات سهام با Masternode است و ZCash به طور خاص از zk-SNARKs استفاده می کند. این دو پروژه علی رغم اینکه پروژه های نسبتاً جدیدتری هستند، هر دو میزان زیادی از توجه را به خود جلب کرده اند.

همچنین Monero، برجسته ترین کوین حریم خصوصی، پیش تر مکانیزم مشابهی را بر اساس اثبات محدوده (Range Proof) دانش صفر اتخاذ کرده است که همانطور که از نام آن پیداست، بدون افشای عمومی داده های تاریخی یا مقادیر منتقل شده، مدرکی است بر این که ارزش در یک تراکنش و در محدوده مورد نظر قرار گرفته است.

آینده کوین های حریم خصوصی فعلی

موضوع بحث در اینجا یک موضوع ساده است!

اگر ارزهای معتبری مانند اتریوم یا حتی بیتکوین پروتکل های دانش صفر را بپذیرند، آیا باز هم نیاز به کوین های حفظ حریم خصوصی وجود خواهد داشت؟ ثابت کرده ایم که در حال حاضر، سکه های حریم خصوصی هدف مهمی را دنبال می کنند و قابلیت انتقال و معاملات را به گونه ای ارائه می کنند که BTC و دیگر پروژه های مشابه این کار را نمی کنند. با این حال، اگر الگوریتم های اثبات دانش صفر به نوعی هنجار در سرویس های رمزنگاری تبدیل شوند، یعنی اگر پروژه های پرچم داری مثل بیتکوین و اتریوم نیز از این الگوریتم ها استفاده کنند، مشخص نیست که آیا پروژه های حریم خصوصی فعلی می توانند کاربردی را فراتر از چیزی که در حال حاضر هستند برای تکنیک های جدیدتر حفظ حریم خصوصی که ممکن است به طور گسترده تری اجرا شوند، حفظ کنند.

اجماع

استدلال اینکه چنین پروژه هایی می توانند ارزش خود را حفظ کنند یا خیر؛ سخت است، مگر اینکه بتوانند مزایای فناوری محور دیگری نیز ارائه دهند. به طور مثال توسعه دهندگان مونرو این مهم را تشخیص داده اند، تا جایی که با بروزرسانی BULLETPROOF در ماه اکتبر سال 2018 نه تنها حریم خصوصی پروژه را افزایش دادند، بلکه توانستند میزان کارمزدها را تا 95 درصد کاهش دهند، به گونه ای که به طور متوسط ​​حدود 1 تا 2 سنت در هر تراکنش شاهد کاهش هزینه هستیم.

با تمام آنچه بیان کردیم، اما اعتقاد بر این است که اعتبار لازم به پلتفرم هایی داده شود که در ابتدا پروتکل های حریم خصوصی را طراحی و آزمایش کرده اند و احتمالاً در بسیاری از پروژه های بزرگتر با کاربردهای بسیار بیشتر به غیر از تراکنش های خصوصی، به شیوه ای سازگار اجرا می شوند. همانطور که می توان از یک جامعه گسترده و منبع باز توسعه دهندگان انتظار داشت، بهترین ایده ها در هر پروژه پویا نهایتاً به سمت منافع کاربران ادغام و تطبیق داده می شوند و مسئله حفظ حریم خصوصی تنها یک نمونه اساسی از آنها است.