Bằng chứng không có kiến thức, được giải thích

1. Bằng chứng không có kiến thức là gì?

Bằng chứng không có kiến thức (ZK) là một giao thức mật mã cho phép một người (người chứng minh) thuyết phục người khác (người xác minh) rằng một tuyên bố cụ thể là đúng mà không tiết lộ bất kỳ chi tiết nào về chính tuyên bố đó.

Các nhà nghiên cứu Shafi Goldwasser, Silvio Micali và Charles Rackoff lần đầu tiên trình bày ý tưởng này vào đầu những năm 1980. Mục tiêu chính của ZK-proof là thuyết phục người xác minh rằng tuyên bố đó là đúng mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào ngoài tính xác thực của tuyên bố đó.

Một bằng chứng không có kiến thức tốt phải đáp ứng ba tiêu chí sau:

1. Tính đầy đủ: Người xác minh sẽ chấp nhận bằng chứng với xác suất cao nếu mệnh đề là đúng và cả người chứng minh và người xác minh đều tuân thủ giao thức.
2. Tính đúng đắn: Nếu tuyên bố không đúng sự thật, không người chứng minh nào có thể thuyết phục được người xác minh điều ngược lại, ngoại trừ những trường hợp cực kỳ khó xảy ra.
3. Không có kiến thức: Ngay cả sau khi tương tác với người chứng minh, người xác minh chỉ hiểu sự thật của tuyên bố và không hiểu gì khác về bí mật.

Có nhiều loại bằng chứng ZK khác nhau:

Bằng chứng ZK tương tác

Bằng chứng không có kiến thức mang tính tương tác yêu cầu giao tiếp qua lại giữa người chứng minh và người xác minh.

Bằng chứng ZK không tương tác

Bằng chứng không có kiến thức không tương tác cung cấp bằng chứng nhỏ gọn có thể được xác minh chỉ bằng một bước.

Bằng chứng thống kê ZK

Bằng chứng thống kê không có kiến thức cung cấp tính hợp lý trong tính toán với xác suất xảy ra lỗi nhỏ.

Bằng chứng kiến thức (PoK)

PoK là một lớp con của chứng minh ZK cho thấy người chứng minh sở hữu kiến thức cụ thể liên quan đến tuyên bố.

Bằng chứng về sự xáo trộn và phạm vi

Những bằng chứng ZK này được sử dụng trong các giao dịch bỏ phiếu điện tử và bảo vệ quyền riêng tư.

Giao thức Sigma

Các giao thức Sigma là một loại bằng chứng ZK bao gồm ba bước: cam kết, thách thức và phản hồi.

chống đạn

Chống đạn được thiết kế để cung cấp bằng chứng phạm vi hiệu quả cho các tập hợp giá trị lớn.

2. Bằng chứng không có kiến thức hoạt động như thế nào?

Bằng chứng ZK cho phép người chứng minh thuyết phục người xác minh về tính xác thực của tuyên bố mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về chính khẳng định đó. Người chứng minh và người xác minh tương tác trong nhiều vòng của giao thức và trong phần kết luận, người xác minh phát triển niềm tin vào tính xác thực của tuyên bố mà không cần tìm hiểu thêm bất kỳ thông tin nào về bí mật.

Chúng ta hãy sử dụng “Bài toán ba màu”, còn được gọi là “Bài toán tô màu đồ thị”, làm minh họa cho cách hoạt động của chứng minh ZK.

Vấn đề

Hãy tưởng tượng rằng bạn có một bản đồ có nhiều khu vực (đỉnh) được kết nối bằng các đường (cạnh) và đây chính là vấn đề. Mục tiêu là sử dụng một trong ba màu để tô màu cho từng vùng sao cho không có hai phần lân cận nào có cùng màu. Bạn có thể thuyết phục ai đó rằng bạn nhận thức được màu sắc chính xác mà không để lộ màu sắc thực tế của từng vùng không?

Giải pháp sử dụng giao thức ZK-proofs

Cài đặt

Người chứng minh và người xác minh đều đồng ý về các vùng và liên kết của biểu đồ (bản đồ).

Tuyên bố

Người chứng minh khẳng định có ba màu đáng tin cậy cho biểu đồ được cung cấp.

Vòng 1: Cam kết

Tục ngữ chọn màu ngẫu nhiên cho từng địa điểm một cách bí mật mà không tiết lộ. Thay vào đó, người chứng minh cung cấp cho người xác minh một lời hứa được mã hóa cho từng khu vực. Người xác minh không thể nhìn thấy màu sắc bên trong các cam kết vì chúng bị khóa như những chiếc hộp.

Vòng 2: Thử thách

Người xác minh chọn một khu vực ngẫu nhiên và yêu cầu người chứng minh mở cam kết cho khu vực cụ thể đó. Người chứng minh phải bộc lộ sắc thái cam kết của khu vực đó.

Vòng 3: Phản hồi

Sau khi xác nhận màu sắc, người chứng minh phải chứng minh rằng màu sắc được tiết lộ là chính xác. Điều này đòi hỏi phải hiển thị sự khác biệt về màu sắc giữa các phần liền kề. Người xác minh kiểm tra phản hồi để đảm bảo rằng người chứng minh tuân thủ đúng các quy tắc.

Lặp lại

Vòng 2 và 3 được lặp lại nhiều lần bằng cách sử dụng nhiều vùng khác nhau được chọn ngẫu nhiên. Thủ tục này được lặp lại nhiều lần nếu cần thiết để thiết lập mức độ tin cậy cao vào tính xác thực trong khẳng định của người chứng minh.

Phần kết luận

Người xác minh trở nên tự tin rằng người kiểm chứng thực sự có ba màu hợp lệ mà không biết các màu thực tế được sử dụng nếu người kiểm chứng thường xuyên đưa ra câu trả lời hợp lệ cho mỗi vòng.

Người xác minh tăng dần khả năng của người chứng minh trong việc nhận ra ba màu hợp lệ của biểu đồ bằng cách lặp lại quy trình cho các vùng khác nhau. Tuy nhiên, thuộc tính không có kiến thức vẫn được duy trì do trình xác minh không bao giờ phát hiện ra màu thực được gán cho từng vùng trong suốt quy trình.

Hình minh họa trên cho thấy cách ZK-proofs có thể được sử dụng để thuyết phục ai đó rằng một giải pháp tồn tại trong khi vẫn giữ bí mật danh tính của giải pháp, cung cấp một công cụ mạnh mẽ để tăng cường quyền riêng tư và bảo mật trong nhiều ứng dụng.

3. Các ứng dụng của bằng chứng không có kiến thức là gì?

ZK-proofs là công cụ hữu ích có nhiều mục đích sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và giải quyết các vấn đề quan trọng về quyền riêng tư và bảo mật.

Bằng chứng ZK rất quan trọng trong thế giới tiền điện tử để cải thiện quyền riêng tư và khả năng mở rộng của giao dịch. Chúng cho phép thực hiện các giao dịch ẩn danh mà không tiết lộ chi tiết giao dịch hoặc danh tính của người dùng, như trường hợp của các loại tiền điện tử tập trung vào quyền riêng tư, chẳng hạn như Zcash (ZEC).

Bằng chứng ZK có thể được sử dụng trong các trường xác thực và kiểm soát truy cập để thể hiện sự hiểu biết về mật khẩu hoặc khóa mật mã mà không tiết lộ chính mật khẩu hoặc khóa đó. Điều này dẫn đến các kỹ thuật xác thực an toàn và thân thiện với người dùng hơn.

Bằng chứng ZK cũng được sử dụng trong các hệ thống bỏ phiếu điện tử, nơi chúng cho phép cử tri chứng minh tính hợp pháp của lá phiếu của họ mà không tiết lộ lá phiếu thực tế, bảo vệ cả quyền riêng tư của cử tri và tính toàn vẹn của quá trình bầu cử.

Bằng chứng ZK cũng có ý nghĩa trong việc truyền và xác minh dữ liệu một cách an toàn, mang lại cho một bên khả năng chứng minh tính chính xác của các tính toán trên dữ liệu riêng tư mà không tiết lộ chính dữ liệu đó.

Bằng chứng không có kiến thức có thể cải thiện quyền riêng tư trong giao dịch bằng tiền kỹ thuật số của ngân hàng trung ương (CBDC) bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho các giao dịch riêng tư và duy trì tính ẩn danh của người dùng. Bằng cách cân bằng giữa quyền riêng tư và tính minh bạch trong các giao dịch CBDC, bằng chứng ZK cho phép kiểm toán mà không tiết lộ chi tiết cụ thể về giao dịch.

4. Bằng chứng ZK có thể được tích hợp vào nền tảng blockchain không?

Có, bằng chứng ZK có thể được tích hợp vào nền tảng blockchain và trên thực tế, chúng đã được triển khai thành công trong nhiều mạng blockchain khác nhau. Bằng chứng ZK cung cấp một kỹ thuật mạnh mẽ để tăng cường hiệu quả, bảo mật và quyền riêng tư trong các hệ thống blockchain.

Khi được tích hợp vào nền tảng blockchain, bằng chứng ZK có thể phục vụ nhiều mục đích:

Quyền riêng tư và bảo mật

Bằng chứng ZK cho phép thực hiện các giao dịch riêng tư, cho phép người dùng thực hiện giao dịch mà không tiết lộ thông tin cơ bản, chẳng hạn như số tiền giao dịch, địa chỉ người gửi và người nhận. Việc cải thiện quyền riêng tư của người dùng trên các chuỗi khối mở phụ thuộc vào điều này.

Xác minh và kiểm toán

Không tiết lộ dữ liệu hoặc thông tin thực, bằng chứng ZK có thể được sử dụng để kiểm tra tính chính xác của các tính toán hoặc tuyên bố cụ thể. Điều này đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu và làm cho các thủ tục kiểm tra hiệu quả có thể thực hiện được.

Khả năng mở rộng

Bằng chứng ZK có thể tăng khả năng mở rộng của nền tảng bằng cách cung cấp bằng chứng ngắn gọn cho các phép tính phức tạp, có thể giúp giảm thiểu chi phí tính toán và lưu trữ trên blockchain.

Nhận dạng và xác thực

Bằng cách sử dụng ZK-proofs để xác minh và xác thực danh tính an toàn đồng thời bảo vệ quyền riêng tư của người dùng, các ứng dụng dựa trên blockchain sẽ được bảo mật hơn.

Khả năng tương tác xuyên chuỗi

ZK-proofs có thể hỗ trợ giao tiếp xuyên chuỗi và chuyển giao tài sản đồng thời bảo vệ quyền riêng tư bằng cách tạo điều kiện cho khả năng tương tác giữa các mạng blockchain khác nhau.

5. Nhược điểm của bằng chứng không có kiến thức là gì?

Bằng chứng ZK mang lại lợi ích về quyền riêng tư và bảo mật, nhưng chúng có thể cần nhiều tính toán và phức tạp để triển khai.

Việc phát triển và xác minh các bằng chứng ZK có thể tốn nhiều tài nguyên và tính toán, đặc biệt đối với các bằng chứng phức tạp hơn. Điều này có thể dẫn đến thời gian xử lý giao dịch lâu hơn và công việc tính toán nhiều hơn, điều này có thể khiến hệ thống blockchain khó mở rộng quy mô hơn.

Hơn nữa, bằng chứng ZK có thể thêm một lớp phức tạp có thể khiến giao thức khó kiểm tra và xác minh hơn, làm dấy lên lo lắng về các lỗi hoặc sai sót bảo mật tiềm ẩn. Hơn nữa, mặc dù ZK-proof cải thiện quyền riêng tư bằng cách che giấu thông tin nhưng chúng cũng có thể tạo điều kiện cho hoạt động bất hợp pháp trong một số trường hợp, gây khó khăn cho việc tuân thủ quy định.

Bằng chứng ZK cũng có thể không phù hợp với tất cả các trường hợp hoặc lĩnh vực sử dụng vì chúng yêu cầu đào tạo và kinh nghiệm cụ thể để triển khai đúng cách. Điều này có thể ngăn cản chúng được sử dụng rộng rãi và áp dụng trên nhiều lĩnh vực.

Mặc dù ZK-proofs cung cấp các tính năng bảo mật và quyền riêng tư hữu ích nhưng nhược điểm của chúng đòi hỏi phải nghiên cứu và đánh giá cẩn thận những đánh đổi liên quan trước khi áp dụng chúng vào các hệ thống hoặc ứng dụng cụ thể.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm:

1. Bài viết này được in lại từ [Cointelegraph]. Mọi bản quyền thuộc về tác giả gốc [SHIRAZ JAGATI]. Nếu có ý kiến phản đối việc tái bản này, vui lòng liên hệ với nhóm Gate Learn, họ sẽ xử lý kịp thời.
2. Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm pháp lý: Các quan điểm và ý kiến trình bày trong bài viết này chỉ là của tác giả và không cấu thành bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.
3. Việc dịch bài viết sang các ngôn ngữ khác được thực hiện bởi nhóm Gate Learn. Trừ khi được đề cập, việc sao chép, phân phối hoặc đạo văn các bài viết đã dịch đều bị cấm.