فناوری پیشرفته رمزنگاری zk-SNARK

به بیان ساده، zk-SNARK امکان ارائه اثبات دانش بدون افشای دانش (Zero-Knowledge Proof) را فراهم می‌کند. به کمک این فناوری، یک طرف می‌تواند نشان دهد که یک ادعا درست است، بدون اینکه جزئیات پشت آن ادعا را فاش کند.

اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Proof) چیست؟

مفهوم Zero-Knowledge Proof در دهه 1980 معرفی شد.

در این روش:

• یک طرف «اثبات‌کننده» (Prover) است.
• طرف دیگر «تأییدکننده» (Verifier) است.

اثبات‌کننده می‌تواند ثابت کند که اطلاعاتی را می‌داند یا شرایطی را برآورده کرده است، بدون اینکه محتوای آن اطلاعات را فاش کند.

برای مثال:

• ثابت کردن مالکیت یک رمز عبور
• تأیید داشتن موجودی کافی برای انجام تراکنش
• اثبات مالکیت یک دارایی دیجیتال

بدون افشای داده‌های واقعی

zk-SNARK چگونه کار می‌کند؟

نام zk-SNARK از چهار ویژگی اصلی تشکیل شده است:

Zero-Knowledge

هیچ اطلاعات محرمانه‌ای فاش نمی‌شود.

Succinct

اثبات‌ها بسیار کوچک و سریع هستند.

Non-Interactive

نیازی به چندین بار تبادل اطلاعات میان اثبات‌کننده و تأییدکننده نیست.

Argument of Knowledge

اثبات می‌کند که ارائه‌دهنده واقعاً اطلاعات موردنظر را در اختیار دارد.

ترکیب این ویژگی‌ها باعث می‌شود zk-SNARK برای سیستم‌های بلاک چین بسیار کاربردی باشد.

چرا zk-SNARK اهمیت دارد؟

یکی از مشکلات بسیاری از بلاک چین‌ها شفافیت بیش از حد آن‌ها است.

برای مثال در بیت‌کوین:

• آدرس فرستنده قابل مشاهده است.
• آدرس گیرنده قابل مشاهده است.
• مبلغ تراکنش مشخص است.

هرچند هویت واقعی افراد مستقیماً نمایش داده نمی‌شود، اما همه تراکنش‌ها در دفترکل عمومی ثبت می‌شوند.

zk-SNARK این مشکل را تا حد زیادی برطرف می‌کند.

کاربرد zk-SNARK در ارزهای دیجیتال

مهم‌ترین کاربرد این فناوری در حوزه رمزارزها و بلاک چین است.

با استفاده از zk-SNARK می‌توان:

• اعتبار یک تراکنش را اثبات کرد.
• از دوباره خرج شدن دارایی جلوگیری کرد.
• قوانین شبکه را رعایت کرد.

بدون اینکه:

• فرستنده
• گیرنده
• مبلغ تراکنش

برای عموم آشکار شود.

zk-SNARK و ارز دیجیتال Zcash

یکی از معروف‌ترین پروژه‌هایی که از این فناوری استفاده می‌کند Zcash (ZEC) است.

Zcash با بهره‌گیری از zk-SNARK امکان انجام تراکنش‌های خصوصی را فراهم کرده است.

در این شبکه:

• آدرس‌ها می‌توانند مخفی باشند.
• مبلغ تراکنش می‌تواند محرمانه باقی بماند.
• اعتبار تراکنش همچنان توسط شبکه تأیید می‌شود.

به همین دلیل Zcash یکی از شناخته‌شده‌ترین رمزارزهای متمرکز بر حریم خصوصی محسوب می‌شود.

تفاوت zk-SNARK و بیت‌کوین

بیت‌کوین

• دفترکل عمومی و شفاف دارد.
• تمام تراکنش‌ها قابل مشاهده هستند.
• حریم خصوصی محدودتر است.

zk-SNARK

• اطلاعات حساس را پنهان می‌کند.
• تراکنش‌ها را خصوصی‌تر می‌سازد.
• همچنان امکان تأیید اعتبار تراکنش وجود دارد.

Halo 2 چیست؟

در نسخه‌های اولیه zk-SNARK معمولاً به فرآیندی به نام Trusted Setup نیاز بود.

Trusted Setup به این معنا بود که در ابتدای شبکه باید پارامترهای رمزنگاری خاصی تولید شوند.

اگر این فرآیند به شکل نادرست انجام می‌شد، می‌توانست ریسک امنیتی ایجاد کند.

در سال 2022 پروژه Zcash سیستم Halo 2 را معرفی کرد که نیاز به Trusted Setup را حذف نمود.

این بهبود باعث شد:

• امنیت بیشتر شود.
• اعتماد موردنیاز کاهش یابد.
• حریم خصوصی شبکه تقویت شود.

مزایای zk-SNARK

حفظ حریم خصوصی

مهم‌ترین مزیت این فناوری محافظت از اطلاعات کاربران است.

تأیید سریع تراکنش‌ها

اثبات‌ها کوچک و پردازش آن‌ها سریع است.

کاهش حجم داده

اطلاعات کمی برای تأیید تراکنش لازم است.

مقیاس‌پذیری بهتر

می‌تواند بار محاسباتی شبکه را کاهش دهد.

کاربرد گسترده در بلاک چین

در بسیاری از پروژه‌های مبتنی بر Web3 و DeFi مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معایب و چالش‌های zk-SNARK

پیچیدگی فنی بالا

درک و پیاده‌سازی این فناوری دشوار است.

هزینه محاسباتی تولید اثبات

ایجاد اثبات‌های رمزنگاری ممکن است منابع پردازشی قابل‌توجهی نیاز داشته باشد.

نگرانی‌های قانونی

افزایش حریم خصوصی می‌تواند توجه نهادهای نظارتی را جلب کند.

ریسک سوءاستفاده

همانند هر فناوری حفظ حریم خصوصی، امکان استفاده توسط کاربران مخرب نیز وجود دارد.

کاربردهای دیگر zk-SNARK

علاوه بر ارزهای دیجیتال، این فناوری در حوزه‌های زیر نیز کاربرد دارد:

• احراز هویت دیجیتال
• رأی‌گیری الکترونیکی
• قراردادهای هوشمند
• حفاظت از داده‌های پزشکی
• مدیریت هویت غیرمتمرکز
• راهکارهای مقیاس‌پذیری بلاک چین

تفاوت zk-SNARK و zk-STARK

دو فناوری مشهور در حوزه اثبات‌های دانش صفر عبارت‌اند از:

zk-SNARK

• اثبات‌های کوچک‌تری تولید می‌کند.
• بهینه‌تر از نظر حجم داده است.
• سابقه استفاده بیشتری دارد.

zk-STARK

• به Trusted Setup نیاز ندارد.
• مقیاس‌پذیری بالاتری دارد.
• مقاومت بیشتری در برابر حملات رایانه‌های کوانتومی ارائه می‌دهد.

هر دو فناوری در اکوسیستم بلاک چین کاربرد گسترده دارند.

چه کسانی از zk-SNARK استفاده می‌کنند؟

• توسعه‌دهندگان بلاک چین
• پروژه‌های رمزارزی
• شرکت‌های فین‌تک
• پروتکل‌های DeFi
• شبکه‌های لایه دوم
• سیستم‌های احراز هویت دیجیتال

جمع‌بندی

zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) یک فناوری رمزنگاری پیشرفته است که امکان اثبات صحت اطلاعات را بدون افشای خود اطلاعات فراهم می‌کند. این فناوری که ریشه در مفهوم اثبات دانش صفر دارد، نقش مهمی در حفظ حریم خصوصی در بلاک چین‌ها و ارزهای دیجیتالی مانند Zcash ایفا می‌کند. zk-SNARK با ارائه تأیید سریع، امنیت بالا و حفظ محرمانگی داده‌ها به یکی از مهم‌ترین فناوری‌های حوزه Web3، امور مالی غیرمتمرکز و بلاک چین تبدیل شده است.