O que é prova de conhecimento zero e como ela protege seus dados?

O que é prova de conhecimento zero e porquê ela garante a privacidade online? Saiba o que é e por que é importante.

Imagine que você guarda um sigilo e alguém quer verificar se você sabe disso, mas você não quer revelar qual é realmente o sigilo. Porquê isso é provável? Digite as provas de conhecimento zero (ZKP), um concepção criptográfico que permite exatamente isso.

As provas de conhecimento zero, apesar do nome que soa multíplice, oferecem uma teoria simples, mas poderosa: provar o conhecimento de um tanto sem revelar os detalhes.

Introduzidas na dezena de 1980, as provas de conhecimento zero tornaram-se desde logo uma pedra angular da criptografia moderna, oferecendo um caminho para interações digitais seguras e privadas em um mundo cada vez mais

Índice

Prova de conhecimento zero (ZKP) explicada

ZKPs são um método criptográfico que permite que uma segmento, conhecida porquê provador, demonstre a outra segmento, o verificador, que possui conhecimento específico sem realmente revelar esse conhecimento.

Em termos mais simples, os ZKPs permitem a verificação de informações sem vulgarizar o seu teor real. Uma das analogias mais famosas que ilustram provas de conhecimento zero é o cenário da “caverna de Ali Baba”:

Imagine uma situação em que uma provadora, vamos chamá-la de Peggy, quer provar a um verificador, Victor, que ela conhece a senha secreta para entrar em uma caverna, sem realmente revelar a senha em si.

Peggy leva Victor até a ingresso da caverna, entra e sai por um caminho dissemelhante. Ela logo desafia Victor a ordenar a ingresso original que ela usou.

Se Victor conseguir encontrar a ingresso original, Peggy revelará a senha. No entanto, se Victor não conseguir encontrar a ingresso original, Peggy prova com sucesso seu conhecimento da senha sem revelá-la.

Nesta semelhança, a caverna representa o conhecimento secreto (a senha), e a capacidade de Peggy de entrar e transpor da caverna demonstra seu conhecimento da senha.

É importante ressaltar que Victor não obtém conhecimento da senha em si porque não consegue ver qual ingresso Peggy usou para transpor da caverna.

Nascente exemplo reflete porquê as provas de conhecimento zero permitem que uma segmento prove o conhecimento de um sigilo sem revelar o sigilo em si.

Os ZKPs têm amplas aplicações em áreas porquê autenticação, protocolos de preservação de privacidade e tecnologia blockchain.

Porquê funcionam as provas de conhecimento zero?

A prova de conhecimento zero é alcançada por meio de uma série complexa de interações. No meio dos ZKPs estão algoritmos e protocolos matemáticos que permitem essa interação.

Um tipo geral de ZKP é o protocolo interativo, onde o provador e o verificador realizam uma série de etapas para estabelecer a validade da asserção.

Estas etapas são concebidas de forma que o verificador possa ser convicto do conhecimento do provador sem que o provador precise revelar qualquer informação específica.

Por exemplo, considere um cenário em que Donald deseja provar a Joe que conhece um número secreto.

Isto é conseguido através de uma série de cálculos criptográficos e trocas que permitem a Joe verificar a exatidão da asserção de Donald sem aprender zero sobre o próprio número secreto.

ZKPs têm aplicações amplas. Além dos protocolos de autenticação e preservação de privacidade, os ZKPs também são usados ​​na tecnologia blockchain.

Por exemplo, numa rede blockchain, os ZKPs podem ser usados ​​para provar a validade das transações sem revelar qualquer informação sensível, porquê o endereço do remetente ou o valor transacionado.

Tipos de provas de conhecimento zero

As provas de conhecimento zero (ZKPs) vêm em vários tipos, cada uma servindo a propósitos específicos e oferecendo vantagens exclusivas.

Os dois principais tipos incluem ZKPs interativos e não interativos, e mais alguns, cada um com características e aplicações próprias.

1. Provas interativas de conhecimento zero (ZKIPs): ZKPs interativos exigem que o provador e o verificador se envolvam em uma série de interações para validar a prova. O verificador apresenta desafios ou perguntas ao provador, que deve responder corretamente com base na posse da informação secreta. Um exemplo é o protocolo Schnorr, usado para provar o conhecimento de um logaritmo simples sem revelá-lo.
2. Provas de Conhecimento Zero Não Interativas (NIZKs): ZKPs não interativos, introduzidos em 1988, eliminam a premência de interação usando algoritmos criptográficos baseados em parâmetros pré-acordados. Os provadores inserem suas informações em um algoritmo para gerar uma prova, que o verificador logo verifica usando outro algoritmo. Embora mais eficientes, os NIZKs são computacionalmente intensivos. Os exemplos incluem zk-SNARKs e zk-STARKs.
   • zk-SNARK (argumento de conhecimento sucinto e não interativo de conhecimento zero): zk-SNARKs permitem que um verificador valide uma enunciação sem saber detalhes adicionais sobre ela. Eles são sucintos, não interativos e satisfazem o requisito de “solidez”, tornando improvável a trapaça. zk-SNARKs são usados ​​em projetos porquê zkSync e Polygon zkEVM.
   • zk-STARK (argumento de conhecimento transparente escalável de conhecimento zero): zk-STARKs são semelhantes aos zk-SNARKs, mas oferecem escalabilidade e transparência. Eles são mais rápidos para testemunhas maiores e dependem de aleatoriedade verificável publicamente em vez de uma feição confiável. StarkNet usa zk-STARKs para escalabilidade e transparência em suas operações.
3. Provas Estatísticas de Conhecimento Zero: Os ZKPs estatísticos permitem que um provador convença um verificador com subida verosimilhança, em vez de certeza. Eles são úteis quando não é necessária certeza absoluta, porquê em certos protocolos criptográficos.
4. Argumentos do Conhecimento: Argumentos de conhecimento ZKPs provam que o provador conhece um sigilo sem revelá-lo. O protocolo Sigma é um exemplo usado em assinaturas digitais.
5. Provas de Conhecimento Zero Não-Caixa Preta: Essas provas permitem ao verificador inspecionar o funcionamento interno da prova em procura de informações adicionais, garantindo transparência em determinadas aplicações criptográficas.
6. Provas de conhecimento de conhecimento zero: Essas provas não exclusivamente demonstram o conhecimento de um sigilo, mas também comprovam o conhecimento de porquê derivá-lo. O protocolo de identificação Schnorr, utilizado em assinaturas digitais, é um exemplo.

Aplicativos à prova de conhecimento zero

As provas de conhecimento zero têm uma ampla gama de aplicações em vários setores e tecnologias, graças à sua capacidade de aumentar a privacidade, a segurança e a eficiência nas interações digitais.

1. Tecnologia Blockchain: Uma das aplicações mais proeminentes dos ZKPs é na tecnologia blockchain. Os ZKPs podem ser usados ​​para provar a validade das transações sem revelar informações confidenciais, porquê o endereço do remetente ou o valor transacionado. Isso pode ajudar a melhorar a privacidade e a escalabilidade nas redes blockchain. Por exemplo, os ZKPs são empregados no Zcash (ZEC), uma criptomoeda focada na privacidade. Os ZKPs permitem que os usuários comprovem a propriedade dos fundos sem revelar seu histórico de transações ou saldo da conta.
2. Verificação de Identidade: Provas de conhecimento zero podem ser utilizadas para verificação de identidade segura e que preserva a privacidade. Por exemplo, podem ser utilizados para provar que um tipo tem mais de uma determinada idade sem revelar a sua idade precisa ou data de promanação. Organizações porquê a QEDIT aproveitam os ZKPs para permitir que as empresas verifiquem a integridade dos seus dados sem expô-los a terceiros, garantindo assim a privacidade dos dados.
3. Votação do dedo: Os ZKPs podem ser aplicados em sistemas de votação do dedo para prometer a integridade do processo de votação e, ao mesmo tempo, manter a privacidade do sufragista. Os ZKPs podem ser usados ​​para provar que um voto foi oferecido corretamente sem revelar o voto real. Um exemplo é o projeto “CIVITAS”, que utiliza ZKPs para permitir o voto verificável e anónimo nas eleições.
4. Compartilhamento de dados e colaboração: ZKPs podem permitir compartilhamento e colaboração de dados seguros e privados. Por exemplo, os ZKP podem ser utilizados para provar que determinadas condições são cumpridas sem revelar os dados subjacentes, permitindo que as partes colaborem sem comprometer informações sensíveis.
5. Autenticação e Controle de Entrada: ZKPs podem aprimorar mecanismos de autenticação e controle de aproximação. Os ZKPs podem ser usados ​​para provar a propriedade de um ativo do dedo sem revelar o próprio ativo, melhorando a segurança nas transações digitais. Por exemplo, os ZKP são utilizados na rede “Sovrin” para permitir que os indivíduos comprovem atributos sobre si próprios, tais porquê idade ou qualificações, sem revelar informações pessoais desnecessárias.
6. Tecnologias que preservam a privacidade: ZKPs também são usados ​​em tecnologias de preservação de privacidade, porquê credenciais anônimas e protocolos de interseção de conjuntos privados. Estas tecnologias permitem interações seguras sem revelar informações confidenciais.

Vantagens e desafios das provas de conhecimento zero

As provas de conhecimento zero (ZKPs) oferecem diversas vantagens.

Vantagens

1. Privacidade: Uma das principais vantagens dos ZKPs é a sua capacidade de fornecer privacidade, permitindo que uma segmento prove conhecimento de um tanto sem revelar a informação real. Isto é crucial em aplicações onde a confidencialidade dos dados é fundamental, porquê a verificação de identidade.
2. Segurança: Os ZKPs melhoram a segurança ao permitir cálculos verificáveis ​​sem expor dados confidenciais. Isto é particularmente importante em aplicações de blockchain e criptomoeda, onde as transações precisam ser validadas sem revelar detalhes da transação.
3. Eficiência: Os ZKPs podem reduzir significativamente a sobrecarga computacional e de informação associada à prova da validade de uma enunciação. Essa eficiência os torna adequados para uso em ambientes com recursos limitados.
4. Transparência: Em alguns casos, porquê os ZKPs não interativos que utilizam aleatoriedade verificável publicamente, os ZKPs podem oferecer transparência na geração e verificação de provas, aumentando a crédito no sistema.
5. Escalabilidade: Certos tipos de ZKPs, porquê zk-STARKs, oferecem vantagens de escalabilidade, permitindo geração e verificação eficientes de provas mesmo com grandes quantidades de dados.

Desafios

Os ZKPs também apresentam certos desafios que precisam ser enfrentados para adoção generalizada:

1. Complicação: A implementação e a compreensão dos ZKPs podem ser complexas, exigindo conhecimentos em criptografia e matemática. Esta complicação pode dificultar a adoção e implementação generalizadas.
2. Intensidade computacional: A geração e a verificação de ZKPs podem ser intensivas em termos computacionais. Isto pode levar a problemas de escalabilidade, principalmente em aplicações com grandes volumes de transações.
3. Feitio confiável: Alguns ZKPs requerem uma temporada de feição confiável para gerar parâmetros públicos. Prometer a integridade desta feição e prevenir possíveis ataques pode ser um repto.
4. Conhecimento comprovado: Os ZKPs baseiam-se na suposição de que o provador possui as informações secretas que afirma saber. Verificar esta suposição sem revelar o sigilo pode ser um repto em determinados cenários.
5. Interoperabilidade: Diferentes sistemas ZKP podem ter interoperabilidade limitada, dificultando o uso contínuo de ZKPs em diferentes plataformas e aplicativos.

A estrada adiante

A partir de hoje, as provas de conhecimento zero surgiram porquê uma tecnologia crucial para aumentar a privacidade e a escalabilidade em várias aplicações digitais.

Blockchains baseados em ZK lançados recentemente, porquê Polygon zkEVM, zkSync Era e StarkNet, mostram-se muito promissores. As suas potenciais aplicações e impacto estão exclusivamente começando a ser explorados.

Será fascinante ver porquê estas tecnologias evoluem e que novas possibilidades irão desbloquear nos próximos anos.