Sıfır bilgi kanıtı nedir?
Sıfır bilgi (ZK) kanıtı, bir kişinin (kanıtlayanın) diğerini (doğrulayıcıyı) belirli bir ifadenin doğru olduğuna, ifadenin kendisi hakkında herhangi bir ayrıntı açıklamadan ikna etmesine olanak tanıyan bir kriptografik protokoldür.
Araştırmacılar Shafi Goldwasser, Silvio Micali ve Charles Rackoff bu fikri ilk kez 1980'lerin başında ortaya attılar. ZK kanıtının temel amacı, doğrulayıcıyı, ifadenin doğruluğu dışında herhangi bir bilgi vermeden, bir ifadenin doğru olduğuna ikna etmektir.
İyi bir sıfır bilgi kanıtı aşağıdaki üç kriteri karşılamalıdır:
- Tamlık: Doğrulayıcı, eğer önerme doğruysa ve hem kanıtlayıcı hem de doğrulayıcı protokole uyuyorsa, kanıtı yüksek olasılıkla kabul edecektir.
- Sağlamlık: Eğer ifade doğru değilse, çok olası olmayan durumlar dışında hiçbir doğrulayıcı, doğrulayıcıyı aksi yönde ikna edememelidir.
- Sıfır bilgi: Doğrulayıcı, kanıtlayıcıyla etkileşime girdikten sonra bile yalnızca ifadenin gerçeğini anlar ve sır hakkında başka hiçbir şey bilmez.
Farklı ZK testi türleri vardır:
ZK interaktif'i deneyin
Etkileşimli sıfır bilgi kanıtları, kanıtlayıcı ve doğrulayıcı arasında ileri geri iletişim gerektirir.
Etkileşimli olmayan ZK testleri
Etkileşimli olmayan sıfır bilgi kanıtları, tek adımda doğrulanabilen kompakt bir kanıt sağlar.
ZK'ya ilişkin istatistiksel kanıtlar
Sıfır bilgili istatistiksel kanıtlar, küçük bir hata olasılığıyla hesaplamalı sağlamlık sunar.
Bilgi Kanıtı (PoK)
PoK, kanıtlayıcının ifadeyle ilgili bir miktar bilgiye sahip olduğunu gösteren ZK kanıtlarının bir alt sınıfıdır.
Karıştırma ve aralık testleri
Bu ZK kanıtları e-oylama ve gizliliğin korunmasına yönelik işlemlerde kullanılır.
Sigma protokolleri
Sigma protokolleri üç aşamayı içeren bir ZK denemeleri sınıfıdır: etkileşime geçme, meydan okuma ve yanıt verme.
kurşun geçirmez
Kurşun geçirmezler, büyük değer kümeleri için etkili aralık kanıtları sağlamak üzere tasarlanmıştır.
Sıfır bilgi kanıtları nasıl çalışır?
ZK kanıtları, bir kanıtlayıcının, bir doğrulayıcıyı, ifadenin kendisi hakkında herhangi bir bilgi vermeden, bir ifadenin doğruluğu konusunda ikna etmesine olanak tanır. Doğrulayıcı ve doğrulayıcı, protokolün birden fazla turu aracılığıyla etkileşime girer ve bunun sonucunda doğrulayıcı, sır hakkında herhangi bir ek bilgi öğrenmeden ifadenin doğruluğuna dair güven geliştirir.
ZK kanıtlarının nasıl çalıştığına örnek olarak “grafik renklendirme problemi” olarak da bilinen “üç renk problemini” kullanıyoruz.
Sorun
Çizgilerle (kenarlarla) birbirine bağlanan birden fazla alana (köşeye) sahip bir haritanız olduğunu ve sorunun bu olduğunu hayal edin. Amaç, yakındaki hiçbir parçanın aynı renkte olmamasını sağlamak için her alanı renklendirmek için üç renkten birini kullanmaktır. Her alana verilen gerçek renk tonlarını göstermeden, birini doğru rengi bildiğinize ikna edebilir misiniz?
ZK-proofs protokolünü kullanan çözüm
Kurulum
Doğrulayıcı ve deneyci, grafiğin (haritanın) bölgeleri ve bağlantıları üzerinde anlaşırlar.
Açıklama
Doğrulayıcı, verilen grafik için güvenilir bir üç renge sahip olduğunu iddia ediyor.
Aşama 1: Taahhüt
Doğrulayıcı, her konum için renkleri açığa çıkarmadan gizlice rastgele seçer. Bunun yerine doğrulayıcıya her bölge için kriptografik bir söz verir. Doğrulayıcı, taahhütlerin içinde hangi renklerin olduğunu göremez çünkü bunlar kutu olarak engellenmiştir.
2. Tur: meydan okuma
Doğrulayıcı rastgele bir bölge seçer ve kanıtlayıcıdan o bölge için taahhüt açmasını ister. Doğrulayıcının o bölgenin çabalarının tonunu tanımlaması gerekir.
3. Tur: Cevap
Renkleri belirledikten sonra kanıtlayıcının şimdi elde edilen renklendirmenin doğru olduğunu göstermesi gerekir. Bu, bitişik bölümler arasındaki renk farklılıklarının görüntülenmesini gerektirir. Doğrulayıcı, göstericinin kuralları doğru şekilde uyguladığından emin olmak için cevabı inceler.
Tekrarlamak
2. ve 3. turlar, rastgele seçilen çeşitli bölgeler kullanılarak birkaç kez tekrarlanır. Bu prosedür, kanıtlayıcının ifadesinin doğruluğuna yüksek derecede güven kazandırmak için gerektiği kadar tekrarlanır.
Çözüm
Doğrulayıcı her tur için düzenli olarak geçerli yanıtlar üretirse, bu, doğrulayıcının gerçekte kullanılan renkleri bilmeden geçerli bir üç renge sahip olmasını sağlar.
Doğrulayıcı, prosedürü çeşitli bölgeler için tekrarlayarak, doğrulayıcının grafiğin üç geçerli rengini tanıma yeteneğini kademeli olarak artırır. Ancak, doğrulayıcı prosedür sırasında her bölgeye atanan gerçek renkleri hiçbir zaman keşfedemediği için sıfır bilgi özelliği korunur.
Yukarıdaki örnek, ZK kanıtlarının, çözümün kimliğini gizli tutarken bir kişiyi bir çözümün varlığına ikna etmek için nasıl kullanılabileceğini gösterir ve çeşitli uygulamalarda gizliliği ve güvenliği artırmak için güçlü bir araç sağlar.
Sıfır bilgi kanıtlarının uygulamaları nelerdir?
ZK kanıtları, çeşitli alanlarda birçok kullanıma sahip olan ve önemli gizlilik ve güvenlik konularını ele alan faydalı araçlardır.
ZK kanıtları, kripto para dünyasındaki işlemlerin gizliliğini ve ölçeklenebilirliğini geliştirmek için çok önemlidir. Zcash (ZEC) gibi gizlilik odaklı kripto para birimlerinde olduğu gibi, işlem ayrıntılarını veya kullanıcıların kimliklerini açıklamadan anonim işlemlere izin veriyorlar.
ZK kanıtları, kimlik doğrulama ve erişim kontrolü alanlarında, şifrenin veya anahtarın kendisini açığa vurmadan bir şifrenin veya kriptografik anahtarın anlaşıldığını göstermek için kullanılabilir. Bu, kullanımı daha kolay ve daha güvenli kimlik doğrulama teknikleri sağlar.
ZK kanıtları aynı zamanda elektronik oylama sistemlerinde de kullanılmakta ve seçmenlerin gerçek oylarını açıklamadan oylarının meşruluğunu göstermelerine olanak tanıyarak hem seçmen mahremiyetini hem de seçim sürecinin bütünlüğünü korumaktadır.
ZK kanıtlarının aynı zamanda güvenli veri aktarımı ve doğrulaması için de etkileri vardır; bu da bir tarafa, verinin kendisini ifşa etmeden özel veriler üzerinde yapılan hesaplamaların doğruluğunu kanıtlama yeteneği verir.
Sıfır bilgi kanıtları, özel işlemleri kolaylaştırarak ve kullanıcı anonimliğini koruyarak merkez bankası dijital para birimlerindeki (CBDC'ler) işlemlerin gizliliğini artırabilir. CBDC işlemlerinde gizlilik ve şeffaflığı dengeleyen ToM kanıtları, işlem özelliklerini açığa vurmadan denetlenebilirliğe olanak tanır.
ZK kanıtları blockchain platformlarına entegre edilebilir mi?
Evet, ZK kanıtları blockchain platformlarına entegre edilebilir ve aslında çeşitli blockchain ağlarında başarıyla uygulanmıştır. ZK kanıtları, blockchain sistemlerinde verimliliği, güvenliği ve gizliliği artırmak için güçlü bir teknik sağlar.
Blockchain platformlarına entegre edildiğinde ZK kanıtları birden fazla amaca hizmet edebilir:
Gizlilik ve gizlilik
ZK kanıtları özel işlemlere olanak tanıyarak kullanıcıların işlem tutarı, gönderen ve alıcı adresleri gibi temel bilgileri açıklamadan işlem yapmasına olanak tanır. Halka açık blockchain kullanıcılarının gizliliğinin arttırılması buna bağlıdır.
Doğrulama ve denetim
ZK testleri, herhangi bir gerçek veri veya bilgiyi açığa vurmadan, belirli hesaplamaların veya ifadelerin doğruluğunu doğrulamak için kullanılabilir. Bu, veri bütünlüğünü sağlar ve etkili denetim prosedürlerine olanak tanır.
Ölçeklenebilirlik
ZK kanıtları, karmaşık hesaplamalar için kısa ve öz kanıtlar sağlayarak platformun ölçeklenebilirliğini artırabilir, bu da blockchain üzerindeki hesaplama ve depolama yükünü en aza indirmeye yardımcı olabilir.
Kimlik ve kimlik doğrulama
Kullanıcı gizliliğini korurken güvenli kimlik doğrulama ve kimlik doğrulama için ZK kanıtlarını kullanarak blockchain tabanlı uygulamalar daha güvenli olacaktır.
Zincirler arası birlikte çalışabilirlik
Çeşitli blockchain ağları arasında birlikte çalışabilirliği kolaylaştıran ZK kanıtları, gizliliği korurken zincirler arası iletişime ve varlık transferlerine yardımcı olabilir.
Sıfır bilgi kanıtlarının dezavantajları nelerdir?
ZK kanıtları gizlilik ve güvenlik avantajları sunar ancak hesaplama açısından zorlu ve uygulanması karmaşık olabilir.
ZK kanıtlarının geliştirilmesi ve test edilmesi, özellikle daha karmaşık kanıtlar için kaynak ve hesaplama açısından yoğun olabilir. Bu, daha uzun işlem sürelerine ve işlemler için daha fazla hesaplama çalışmasına yol açarak blockchain sistemlerinin ölçeklendirilmesini daha zor hale getirebilir.
Ek olarak, ToM kanıtları, protokolün denetlenmesini ve doğrulanmasını zorlaştıracak bir karmaşıklık katmanı ekleyerek potansiyel kusurlar veya güvenlik hataları hakkında endişeleri artırabilir. Ayrıca ZK kanıtları bilgileri gizleyerek gizliliği artırırken, bazı durumlarda yasa dışı faaliyetleri kolaylaştırabilir ve uyumluluk sorunları yaratabilir.
ZK testi ayrıca tüm kullanım durumları veya tüm sektörler için uygun olmayabilir çünkü doğru şekilde uygulanması özel eğitim ve deneyim gerektirir. Bu durum birçok alanda yaygın kullanımını ve benimsenmesini engelleyebilir.
ZK kanıtları yararlı gizlilik ve güvenlik özellikleri sağlarken, dezavantajları, bunları belirli sistemlere veya uygulamalara uyarlamadan önce, aralarındaki dengelerin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini ve değerlendirilmesini gerektirir.