Zero-Information Proofs (ZKPs) gibt es in zwei Hauptformen: interaktiv und nicht interaktiv. Interaktive ZKPs (IZKPs) beinhalten einen fortlaufenden Dialog zwischen dem Prüfer und dem Prüfer, wobei der Prüfer die Aufgabe hat, die Fragen des Prüfers zu beantworten. Diese Interaktion könnte entweder persönlich oder über ein Netzwerk wie das Web erfolgen.
Nicht-interaktive ZKPs (NIZKPs) unterscheiden sich dadurch, dass sie keine Interaktion zwischen Prüfer und Prüfer benötigen. Der Prüfer erstellt einen eigenständigen Beweis, den der Prüfer unabhängig und ohne weitere Korrespondenz prüfen kann. Der Prozess ist oft effizienter und bequemer als interaktive Beweise, da keine gleichzeitige On-line-Präsenz oder der Austausch mehrerer Nachrichten erforderlich ist. Eine bemerkenswerte Methode zum Erreichen von NIZKPs ist die Fiat-Shamir-Heuristik, die auf digitalen Signaturen basiert.
Ein grundlegender Unterschied zwischen diesen Beweisarten ist das erforderliche Maß an Vertrauen. Bei IZKPs muss der Prüfer darauf vertrauen können, dass der Prüfer das Protokoll einhält und ehrlich auf seine Anfragen antwortet. In NIZKPs kann der Prüfer den Beweis jedoch unabhängig validieren, ohne sich auf Informationen des Prüfers zu verlassen, weshalb kein Vertrauen erforderlich ist. Ein weiterer Unterscheidungsfaktor ist die damit verbundene Rechenkomplexität. Interaktive Beweise können rechenintensiv sein, da mehrere Nachrichtenaustauschvorgänge und zusätzliche Berechnungen erforderlich sind. Nicht-interaktive Beweise erfordern jedoch nur eine einzige Berechnung durch den Prüfer, wodurch Effizienz und Skalierbarkeit verbessert werden.
Während sowohl IZKPs als auch NIZKPs ihre Vor- und Nachteile haben, hängt die beste Choice vom jeweiligen Szenario und seinen Anforderungen ab. Beispielsweise können IZKPs very best sein, wenn Prüfer und Prüfer problemlos on-line kommunizieren können, während NIZKPs geeignet sein können, wenn die Vertrauenswürdigkeit des Prüfers unsicher ist oder eine gleichzeitige On-line-Präsenz nicht möglich ist.
Einschränkungen der IZKPs Trotz ihres Potenzials unterliegen IZKPs einer Reihe von Einschränkungen, die sie relativ kostspielig und komplex machen. IZKPs erfordern eine Interaktion zwischen Prüfer und Prüfer, ein Prozess, der ineffizient und zeitaufwändig sein kann, insbesondere wenn der Beweis große Datenmengen umfasst oder komplex ist. Dies könnte eine Herausforderung im Hochfrequenzhandel oder bei der Entscheidungsfindung in Echtzeit darstellen, wo es auf Geschwindigkeit ankommt. IZKPs haben auch Probleme mit der Skalierbarkeit. Je mehr nachgewiesene Daten vorliegen, desto komplexer wird der Beweis, was es schwierig macht, den Beweis in einem angemessenen Zeitrahmen abzuschließen. Diese Einschränkung wird noch bedeutender, wenn große Datenmengen nachgewiesen werden, beispielsweise im Provide Chain Administration oder im Gesundheitswesen. Darüber hinaus gehen die IZKPs davon aus, dass sowohl der Prüfer als auch der Prüfer ehrlich sind und es keinen Versuch gibt, den Beweis zu fälschen oder zu manipulieren. Allerdings ist diese Annahme nicht immer korrekt, und der Prüfer könnte betrügerische Nachrichten senden oder den Beweis manipulieren und so seine Integrität gefährden.
Die Implementierung von IZKPs erfordert spezielle kryptografische Techniken, die ein hohes technisches Fachwissen erfordern, was sie für technisch nicht versierte Benutzer zu einer Herausforderung macht. Angesichts dieser Einschränkungen können in manchen Kontexten nicht interaktive ZKPs oder Proof-of-Work-Systeme besser geeignet sein.
Die beliebten ZKPs-Implementierungen verstehen: zkSNARKs und zkSTARKs Nachdem Sie die Unterschiede zwischen interaktiven und nicht interaktiven ZKPs verstanden haben, ist es von Vorteil, sich mit den gängigsten Implementierungen im Blockchain- und Kryptosektor zu befassen: zkSNARKs und zkSTARKs. Während Aleo, eine bahnbrechende Plattform für die Entwicklung privater Anwendungen, die ZKPs nutzt, zkSNARKs verwendet, ist zkSTARKs von Starkware eine weitere bemerkenswerte Implementierung.
zkSNARKs und zkSTARKs sind beide ZKP-Systeme, die es einer Partei (dem Prüfer) ermöglichen, einer anderen Partei (dem Prüfer) die Wahrheit einer Aussage zu bestätigen, ohne die Particulars der Aussage preiszugeben. Diese Systeme werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise bei Blockchain-Transaktionen zur Wahrung der Privatsphäre, bei der sicheren Mehrparteienberechnung und bei der anonymen Kommunikation.
zkSNARKs (Zero-Information Succinct Non-Interactive Argument of Information) wurden 2014 in einem Artikel von Eli Ben-Sasson, Alessandro Chiesa, Daniel Genkin, Eran Tromer und Madars Virza vorgestellt. Sie basieren auf dem Prinzip des „nicht-interaktiven Beweises“, wodurch die Kommunikation zwischen Prüfer und Prüfer während des Beweisprozesses überflüssig wird, was sie very best für den Einsatz in Blockchains macht, wo konsensgesteuerte Kommunikationsgrenzen bestehen. zkSNARKs verwenden sowohl öffentliche als auch non-public Schlüssel, um einen Beweis zu generieren. Der Prüfer verwendet einen privaten Schlüssel, um einen Beweis für die Aussage zu generieren, die er machen möchte, und der Prüfer verwendet einen öffentlichen Schlüssel, um sie zu überprüfen. Wenn der Beweis gültig ist, kann der Prüfer sicher sein, dass die Aussage wahr ist, ohne über die Aussage Bescheid zu wissen.
zkSNARKs Vorteile
Die Effizienz von zkSNARKs ist einer ihrer Hauptvorteile. Der Proofing-Prozess ist schnell und ermöglicht die Anwendung von zkSNARKs in Hochdurchsatzsystemen wie Blockchains.
zkSNARKs Nachteile
Sie basieren auf einem „vertrauenswürdigen Setup“-Prozess, bei dem die Teilnehmer einen Satz Schlüssel generieren und vernichten. Bei falscher Vorgehensweise kann die Systemsicherheit gefährdet werden. Darüber hinaus sind zkSNARKs intransparent, was bedeutet, dass es ohne den privaten Schlüssel unmöglich ist, die Richtigkeit des Beweises zu überprüfen.
zkSTARKs (Zero-Information Scalable Clear ARgument of Information) wurden 2018 von Eli Ben-Sasson, Michael Riabzev und Nicholas Spooner als Erweiterung von zkSNARKs eingeführt, die einige seiner Mängel behebt. Ähnlich wie zkSNARKs ermöglichen zkSTARKs einem Prüfer, einen Beweis einer Aussage zu generieren, ohne Informationen über die Aussage selbst preiszugeben. Allerdings benötigen zkSTARKs keinen vertrauenswürdigen Einrichtungsprozess, was sie sicherer und transparenter macht. Sie sind außerdem effizienter als zkSNARKs und weisen deutlich kleinere Proofgrößen auf.
zkSTARKs Vorteile
Transparenz ist einer der Hauptvorteile von zkSTARKs. Sie ermöglichen die Erstellung eines „Verifizierungsnachweises“, der es jedem ermöglicht, die Richtigkeit des Nachweises ohne geheime Informationen zu überprüfen, was sie zu einer sichereren und transparenteren Wahl macht. Ein weiterer Vorteil ist ihre Skalierbarkeit. Im Gegensatz zu zkSNARKs, die auf komplexen und ressourcenintensiven mathematischen Operationen basieren, werden zkSTARKs mit zunehmender Beweisgröße effizienter.
zkSTARKs Nachteile
zkSTARKs eignen sich nur zum Beweis bestimmter Arten von Aussagen, insbesondere solcher, die als Polynome dargestellt werden, was ihre Verwendung einschränkt. Darüber hinaus sind sie nicht vollständig interaktiv und benötigen eine vertrauenswürdige Einrichtungsphase, um einen Frequent Reference String (CRS) zu generieren, der sicher aufbewahrt werden muss, damit der Beweis gültig ist. Wenn das CRS gefährdet ist, ist auch die Sicherheit des Nachweises gefährdet. zkSTARKs leiden auch unter einem Mangel an weit verbreiteter Akzeptanz und Verständnis, was sich in einem Mangel an Werkzeugen und Ressourcen für die Arbeit mit ihnen niederschlägt, was ihre Implementierung zu einer Herausforderung macht. Darüber hinaus bedeutet die Tatsache, dass sie im Vergleich zu anderen ZKP-Systemen relativ neu und ungetestet sind, dass ihre langfristige Sicherheit und Zuverlässigkeit noch nicht vollständig verstanden ist, was für Unternehmen, die eine zuverlässige und bewährte Methode zur Überprüfung der Echtheit von Kontoauszügen suchen, ein Downside darstellen könnte.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zkSTARKs zwar mehrere Vorteile in Bezug auf Effizienz und Sicherheit bieten, bei der Entscheidung, ob sie verwendet werden sollen, jedoch mehrere Überlegungen zu berücksichtigen sind. Dazu gehören ihr begrenzter Anwendungsbereich, die Notwendigkeit einer vertrauenswürdigen Einrichtungsphase, ein Mangel an weitreichendem Verständnis und Akzeptanz sowie Unsicherheit über ihre langfristige Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Aleo und seine Nutzung von Zero-Information-Proofs Aleo ist eine Plattform, die die Entwicklung privater Anwendungen mithilfe von ZKPs erleichtert. Durch die Bereitstellung eines Programmiermodells, das datenschutzschonende, skalierbare Berechnungen unterstützt, möchte Aleo On-line-Interaktionen revolutionieren. Die Aleo-Plattform nutzt zkSNARKs und verwendet einen einzigartigen Compiler, der eine Hochsprache in arithmetische Schaltkreise übersetzt, die dann in zkSNARK-Beweise umgewandelt werden. Diese Technik macht die Entwicklung datenschutzorientierter Anwendungen auch für Nicht-Krypto-Entwickler zugänglicher. Wenn die Technologie ausgereifter wird und eine breitere Akzeptanz erreicht wird, könnte Aleo maßgeblich dazu beitragen, On-line-Interaktionen sicherer, privater und effizienter zu machen.
Bleiben Sie neugierig, lernen Sie weiter und tauchen Sie tiefer in das Aleo-Ökosystem ein – die Reise hat gerade erst begonnen. Treten Sie hier der Neighborhood bei:
