الگوریتم اثبات دانش صفر چیست؟

در روزهایی که اطلاعات ما تحت نظارت دائمی است و حریم خصوصی به یک مسئله تبدیل شده است، الگوریتم اثبات دانش صفر (Zero Knowledge Proof) حریم خصوصی را به دنیای بلاک چین می آورد. اگر در بازار ارز دیجیتال فعال هستید، احتمالاً دیده اید که روش اثبات دانش صفر در بسیاری از پروژه ها به خصوص در چند سال اخیر استفاده شده است. برای بقای قطار فناوری بلاک چین، درک مفهوم و کاربرد این الگوریتم ضروری است. در این مقاله ضمن پرداختن به روش اثبات بدون دانش، انواع و مصادیق آن را برای درک بهتر معرفی کرده ایم.

الگوریتم اثبات دانش صفر چیست؟

این الگوریتم تکنیک منحصربه‌فردی است که به کاربر تأییدکننده اجازه می‌دهد بدون ارائه اطلاعات دیگری از جمله مقدار z به کاربر تأییدکننده ثابت کند که ارزش z را می‌داند. ماهیت اصلی این مفهوم، اثبات دانش بدون آشکار ساختن آن است. بزرگترین چالش این است که نشان دهید ارزش z را می دانید بدون اینکه بگویید z چیست یا اطلاعات دیگری ارائه دهید. بنابراین آنچه باید اعلام شود باید همیشه به این معنا باشد که اثبات کننده دانش دارد، اما خود اطلاعات منتشر نمی شود.

الگوریتم اثبات دانش صفر باید سه ویژگی متمایز داشته باشد، یعنی:

1. کامل بودن: اگر یک عبارت واقعاً درست باشد و هر دو کاربر قوانین را به درستی رعایت کنند، تأیید کننده بدون کمک قانع می شود.
2. صحت: در صورت نادرست بودن عبارت، تأیید کننده در هیچ سناریویی راضی نخواهد بود. (این روش به صورت احتمالی بررسی می شود تا اطمینان حاصل شود که احتمال نادرست بودن صفر است.)
3. دانش صفر: در همه موارد، تایید کننده اطلاعات بیشتری ندارد.

معرفی انواع الگوریتم اثبات دانش صفر

الگوریتم اثبات دانش صفر (Zero Knowledge Proof) در ارز دیجیتال، روشی برای تایید صحت تراکنش‌ ها است که در آن شخص تایید کننده، بدون نیاز به ارسال اطلاعات حساس و محرمانه به شخص مقابل، قادر به اثبات داشتن دانش لازم برای تایید تراکنش را دارد. در این روش، شخص تایید کننده با استفاده از رمزنگاری‌های خاص، به شخص مقابل ثابت می‌کند که دانش لازم برای تایید تراکنش را دارد اما به شخص مقابل هیچگونه اطلاعاتی درباره دانش خود ارائه نمی‌دهد.

انواع مختلفی از روش‌های الگوریتم اثبات دانش صفر وجود دارد، به عنوان مثال:

1. zk-SNARKs: این روش، یکی از محبوب‌ترین روش‌های اثبات دانش صفر در ارز دیجیتال است. با استفاده از این روش، شخص تایید کننده، می‌تواند به شخص مقابل ثابت کند که دانش لازم برای تایید یک تراکنش را دارد اما به شخص مقابل اطلاعات حساسی از جمله مبالغ و آدرس‌ های تراکنش ارسال نمی‌کند.
2. zk-STARKs: این روش، نسخه ای کاملا ایمن و از نظر حریم شخصی بسیار قابل اعتماد‌تر از zk-SNARKs است. در این روش، شخص تایید کننده، با استفاده از رمزنگاری‌ های خاص، می‌تواند به شخص مقابل ثابت کند که دانش لازم برای تایید یک تراکنش را دارد اما اطلاعات حساسی از جمله مبالغ و آدرس‌ های تراکنش را در اختیار شخص مقابل قرار نمی‌دهد.
3. Bulletproofs: این روش، نوعی از zk-SNARKs است که در آن می‌توان به شخص مقابل ثابت کرد که یک تراکنش معتبر است اما از روش‌های کم‌مصرفی استفاده می‌کند که به دلیل سادگی و کم‌حجم بودن، بسیار سریعتر از روش‌های دیگر اجرا می‌شوند. همچنین این روش، از حریم شخصی بالاتری نسبت به برخی روش‌های دیگر استفاده می‌کند.
4. zk-TARKs: این روش، نسخه‌ای از zk-STARKs است که با استفاده از رمزنگاری‌های خاص، به شخص مقابل ثابت می‌کند که دانش لازم برای تایید تراکنش را دارد اما به شخص مقابل اطلاعات حساسی از جمله مبالغ و آدرس‌های تراکنش ارسال نمی‌شود.

هر یک از این روش‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که به نوع ارز دیجیتالی که در آن استفاده می‌شوند و نیازهای مورد نظر وابسته است اما در کل، هدف همه این روش‌ها، افزایش حریم شخصی و امنیت تراکنش‌های ارز دیجیتال است.

معرفی پروژه هایی که از دانش اثبات صفر استفاده می کنند

تعداد زیادی از پروژه‌ های ارز دیجیتال از این روش برای اثبات صحت تراکنش‌ ها استفاده می‌کنند اما در اینجا به چند مثال معروف اشاره می‌کنیم:

Zcash: زدکش یک ارز دیجیتال است که از روش zk-SNARKs برای اثبات دانش صفر در تراکنش‌ ها استفاده می‌کند. این روش به کاربران این امکان را می‌دهد تا بدون افشای مبالغ و آدرس‌های تراکنش، تراکنش‌های خود را انجام دهند.

Monero: مونرو نیز یک ارز دیجیتال است که از روش RingCT برای اثبات صفر در تراکنش‌ ها استفاده می‌کند. در این روش، از حلقه‌هایی از تراکنش‌ها استفاده می‌شود که به شخص مقابل امکان تشخیص مبالغ تراکنش‌ها وجود ندارد.

Ethereum: اتریوم نیز از روش zk-SNARKs برای اثبات صفر در تراکنش‌های خود استفاده می‌کند اما در مقابل، اتریوم همچنین از روش‌های دیگری مانند zk-STARKs نیز استفاده می‌کند.

Cardano: کاردانو یکی دیگر از پروژه‌هایی است که از روش‌های اثبات با دانش صفر برای افزایش امنیت تراکنش‌های خود استفاده می‌کند. کاردانو از روش zk-SNARKs و zk-STARKs استفاده می‌کند و به دلیل اینکه این روش‌ها از مصرف انرژی کمتری نسبت به روش‌های معمول استفاده می‌کنند، به این ارز دیجیتال کمک می‌کنند تا بیشترین بازدهی را با حداقل مصرف انرژی داشته باشد.

موارد استفاده از الگوریتم اثبات دانش صفر

الگوریتم‌های اثبات دانش صفر یا Zero-Knowledge Proofs در بسیاری از حوزه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زیر چند مثال از موارد استفاده این الگوریتم‌ها آورده شده است:

1. ارزهای دیجیتال: از الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود تا تراکنش‌ها بدون افشای اطلاعات حساس مانند مقدار تراکنش و آدرس مبدا و مقصد انجام شود.
2. امنیت اطلاعات: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در حفاظت از اطلاعات حساس مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، از این الگوریتم‌ها برای اطمینان از اینکه یک فرد درخواستی کاربر حقیقی است و اطلاعاتش به درستی دریافت شده است، استفاده می‌شود.
3. شناسایی: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در فرآیند شناسایی و احراز هویت مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، از این الگوریتم‌ها در فرآیند احراز هویت در سامانه‌های بانکی، امنیتی و دیگر سیستم‌هایی که نیاز به احراز هویت دارند، استفاده می‌شود.
4. برقراری حریم خصوصی: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در برقراری حریم خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، از این الگوریتم‌ها برای حفاظت از حریم خصوصی کاربران در فضای آنلاین و مخفی کردن اطلاعات حساس مانند علایق و ترجیحات کاربران استفاده می‌شود.
5. بررسی درستی داده‌ها: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر برای بررسی درستی داده‌ ها استفاده می شود.

کلام آخر

با کمک بلاک چین، ما تمرکززدایی، شفافیت و بسیاری از مزایای دیگر را در اختیار داریم اما صرفاً استفاده از آدرس ها به جای هویت افراد، حریم خصوصی را تضمین نمی کند. با ردیابی و نظارت بر تراکنش‌های افراد در بلاک چین و ارتباطات آن‌ها، می‌توان به اطلاعات آن‌ها دسترسی پیدا کرد، هرچند دشوار و زمان‌بر است. همچنین بسیاری از شرکت‌ها هستند که اطلاعات آنها محرمانه است و نمی‌خواهند برای همه در بلاک چین قابل دسترسی باشد. الگوریتم اثبات دانش صفر (Zero Knowledge Proof) که امکان اثبات اطلاعات را بدون افشای آن فراهم می کند، حریم خصوصی را افزایش می دهد و ممکن است منجر به استفاده بیشتر از بلاک چین توسط مشاغل و نهادهای حساس شود.