Zero-Knowledge Proof (ZK-bewijs): Wat het is en hoe het werkt

Zero-knowledge proof is in essentie een unieke cryptografische methode. Het stelt de ene partij in staat de geldigheid van een bewering te bewijzen, die vervolgens door de andere partij wordt bevestigd, zonder dat er ooit privégegevens worden uitgewisseld. Wanneer dit systeem correct functioneert, is het een waardevol hulpmiddel voor het schalen van blockchains , het verbergen van transactiegegevens en het verifiëren van identiteiten zonder dat deze hoeven te worden gedeeld.

Maar de aanwezigheid van de term "ZK" op een productpagina garandeert niet automatisch al deze voordelen. Deze gids legt uit hoe ZK-bewijzen werken, waar ze daadwerkelijk worden gebruikt in de huidige cryptowereld en welke belangrijke vragen je moet stellen voordat je een product met dit label vertrouwt.

• Zero-knowledge proof stelt een partij in staat een bewering te bewijzen zonder de vertrouwelijke gegevens die eraan ten grondslag liggen openbaar te maken.
• In de wereld van cryptovaluta kunnen ZK-bewijzen privégegevens, off-chain accounts, identiteitsclaims en meer verifiëren.Transactievaliditeit.
• ZK-systemen zijn gunstig voor schaalbaarheid en privacy, omdat het verificatieproces veel kleiner kan zijn dan het openbaar maken van alle brongegevens.
• Een correcte bewijsvoering kan afhangen van foutieve invoer, zwakke software, betrouwbare aannames over de configuratie, brugrisico's of blootgestelde metadata.

De meeste mensen komen voor het eerst in aanraking met cryptovalutaprojecten die gebruikmaken van zero-knowledge proofs (ZK-proofs) wanneer deze beweren "privé" of "betrouwbaar" te zijn. Maar deze termen betekenen weinig zonder te begrijpen wat het bewijs daadwerkelijk verifieert. Deze lacune vormt de basis voor de meeste verwarring bij beginners en is tevens de voedingsbodem voor succesvolle marketingcampagnes.

Een zero-knowledge proof is een cryptografisch bewijs dat een auditor ervan overtuigt dat een bewering waar is, terwijl het onderliggende geheim verborgen blijft. De partij die de bewering doet, wordt de proponent genoemd, terwijl de partij die de bewering verifieert de auditor wordt genoemd.

In de wereld van cryptovaluta betekent dit dat een gebruiker, applicatie, wallet, roll-up of protocol iets over een transactie kan bewijzen, een identiteit kan claimen, een back-up kan leveren of een berekening kan uitvoeren zonder alle invoergegevens aan anderen te onthullen. Dit bewijs kan de privacy beschermen, de verificatielast verminderen, of beide. Het maakt echter niet elk product dat afhankelijk is van ZK-bewijzen anoniem of risicovrij.

Dit concept gaat terug tot een artikel uit 1985 van Goldwasser, Micali en Rackoff over interactieve proof-of-concept-systemen. Moderne cryptovaluta maken gebruik van hetzelfde basisidee in nieuwere proof-of-concept-systemen die werken zonder heen-en-weergaande communicatie tussen de validator en de andere validator.

Drie belangrijke eigenschappen definiëren elk zero-knowledge proof (ZK-bewijs):

Perfectie : Dit betekent dat een correcte bewering succesvol moet zijn als iedereen zich aan de regels houdt.

Degelijkheid betekent dat een onjuiste bewering slechts met een zeer lage waarschijnlijkheid zou moeten slagen.

Zero-knowledge betekent dat de auditor alleen te weten komt dat de verklaring is goedgekeurd, en niet welke onderliggende gegevens eraan ten grondslag liggen.

Het primaire doel is het bewijs zelf, niet alleen de vertrouwelijkheid. Een zero-knowledge bewijssysteem vereist nog steeds een accurate openbare verklaring, geldige privé-inputs en software die de bewijsregels correct toepast.

Zero-knowledge proof (ZK-bewijs) werkt door privé-informatie om te zetten in verifieerbaar bewijs ter ondersteuning van een publieke bewering. De auditor onderzoekt dit bewijs zonder de privé-gegevens direct te hoeven inzien.

De belangrijkste rollen zijn als volgt:

De workflow begint doorgaans met een privé, vertrouwelijke invoer. De validator identificeert een openbare verklaring, maakt een bewijs aan en dient dit in bij de validator voor een acceptatie- of afwijzingsresultaat. De validator kan openbare gegevens zien, zoals de titel, het saldobereik, het groepslidmaatschap of de staatsbasis, maar niet de volledige vertrouwelijke invoer.

Wat verschilt tussen de verschillende gebruiksscenario's, is de definitie van welke invoer privé blijft en welke openbaar is. De structuur blijft hetzelfde, of het doel nu is om een ​​betalingsbedrag te verbergen, de stemgerechtigheid te bevestigen of een reeks off-chain transacties te valideren.

Om deze reden kunnen zero-knowledge proofs nuttig zijn, zelfs wanneer geen mens het geheim ziet. Een smart contract kan een proof verifiëren. Een rollup kan een validiteitsbewijs publiceren. Een applicatie kan bevestigen dat inloggegevens aan een specifieke regel voldoen zonder de inloggegevens zelf te verzamelen. De wiskunde verzorgt de verificatie en de validator levert nooit de ruwe data.

Om abstracte cryptografieprincipes beter te begrijpen, zijn praktische voorbeelden de meest duidelijke. Leeftijdsverificatie is een van de meest voorkomende en veelgebruikte voorbeelden hiervan.

Iemand kan bewijzen dat hij of zij ouder is dan 18 jaar zonder de volledige geboortedatum, het adres, het documentnummer of de naam te hoeven prijsgeven. In dat geval luidt de algemene verklaring: "Deze persoon is meerderjarig." Het specifieke bewijs bestaat uit de documenten of identificatiegegevens die deze bewering onderbouwen. De verificator heeft alleen een "geslaagd" of "niet geslaagd" resultaat nodig, geen herbruikbare kopie van het identiteitsbewijs.

De bijbehorende versleutelde versie werkt op dezelfde manier. De wallet kan bewijzen dat de gebruiker tot een goedgekeurde groep behoort, geldige inloggegevens heeft of aan een bepaalde voorwaarde voldoet voordat hij deelneemt aan een stemming of claim. De applicatie kan dit bewijs verifiëren zonder het originele document of de volledige rekeninggeschiedenis te hoeven ontvangen.

Wachtwoordverificatie demonstreert dezelfde logica in een eenvoudigere context:

• De installateur kent het wachtwoord.
• De onderzoeker wil bewijs dat de certificerende instantie hiervan op de hoogte is.
• De verificatie moet plaatsvinden zonder het wachtwoord over te dragen.
• Een hergebruikt of gekopieerd bewijsstuk mag het systeem later niet ontgrendelen.

Deze analogieën gaan mank wanneer ze automatische privacy suggereren. Een echt zero-knowledge proof (ZK)-systeem vereist strenge encryptie, goed gedefinieerde invoer, anti-replay-mechanismen en een manier om hergebruik van het bewijs in een verkeerde context te voorkomen. Het voorbeeld van leeftijdsverificatie werkt omdat het al deze elementen bevat. Maar veel cryptoproducten die het ZK-label gebruiken, specificeren niet welke van deze mechanismen daadwerkelijk aanwezig zijn.

Het begrijpen van Zero Knowledge Proofs (ZK Proofs) is voor veel beginners in de wereld van blockchain en cryptovaluta een bron van verwarring.

De meeste blockchains zijn van nature volledig transparant. Bij het versturen van Bitcoin of Ethereum kan iedereen de transactie van portemonnee tot portemonnee traceren, voor altijd. De blockchain is ontworpen als een openbaar grootboek.

Wat verandert er nu precies als de term "ZK" in een project voorkomt?

Het hangt volledig af van het doel waarvoor de ZK-bewijzen worden gebruikt.

Privacygerelateerd gebruik betekent dat ZK-bewijzen specifieke details binnen een transactie verbergen, zoals de afzender, ontvanger of het bedrag. De transactie blijft on-chain, maar de details zijn beschermd. Zcash is een ouder voorbeeld hiervan, dat zk-SNARKs gebruikt voor veilige overdrachten, waarmee de afzender, ontvanger en het bedrag voor het publiek verborgen kunnen blijven.

Het schaalbaarheidsaspect hiervan betekent dat ZK Proof wordt gebruikt om een ​​reeks transacties in de cryptohandel te comprimeren en de correcte uitvoering ervan te garanderen, zonder dat elke stap opnieuw op de hoofdketen hoeft te worden uitgevoerd. Transactiegegevens kunnen volledig openbaar blijven; niets wordt verborgen. Het doel van het bewijs is hier efficiëntie en validiteit, niet privacy.

Veel ZK-rollups, zkEVM's en Layer 2-netwerken vallen in deze tweede categorie. Deze technologieën gebruiken ZK om de snelheid te verhogen en de kosten te verlagen, niet om uw gegevens te verbergen.

Als je de term 'ZK' op een product ziet staan, is de eerste vraag die je moet stellen: Wat voor bewijs van ZK is dit? Als het team daar geen duidelijk en rechtstreeks antwoord op kan geven, is dat op zich al een antwoord.

Om zero-knowledge proof (ZK Proof) technieken te begrijpen, is het essentieel om vertrouwd te raken met de twee belangrijkste families van bewijssystemen in cryptovaluta: ZK-SNARKs en ZK-STARKs. Hoewel beide hetzelfde fundamentele probleem aanpakken, verschillen ze in hun methodologie, en dit verschil is cruciaal bij het beoordelen van de veiligheid van elk project dat erop vertrouwt.

SNARK staat voor "succinct non-interactive argument of knowledge" (beknopt, niet-interactief argument van kennis), terwijl STARK staat voor "scalable transparent argument of knowledge" (schaalbaar, transparant argument van kennis). Beide families ondersteunen eigenschappen die gebaseerd zijn op nulkennis en maken datavalidatie aanzienlijk goedkoper dan een volledige herberekening.

Het belangrijkste punt voor beginners is "vertrouwde setup". Sommige SNARK-systemen zijn afhankelijk van setup-materialen die moeten worden aangemaakt en vervolgens permanent verwijderd. Als deze materialen in verkeerde handen vallen, stort het beveiligingsmodel in elkaar, omdat een kwaadwillende partij bewijzen kan creëren die de verificatie onterecht doorstaan. STARK-systemen vermijden deze vereiste volledig, vandaar dat ze "transparant" worden genoemd. Het nadeel hiervan is dat STARK-bewijzen vaak groter zijn, wat de kosten van on-chain verificatie kan verhogen.

Starknet is een uitstekend voorbeeld van een netwerk dat is gebouwd op de STARK proof-of-work-aanpak. Dit betekent niet dat elk STARK-systeem standaard privé is, maar het illustreert wel hoe het proof-of-work-ontwerp de beslissingen over de infrastructuur in de praktijk beïnvloedt.

Zero-knowledge proofs (ZK-bewijzen) worden gebruikt in een breed scala aan cryptocurrency-toepassingen, veel meer dan de meeste beginners zich kunnen voorstellen. Elk gebruiksscenario verbergt andere gegevens, bewijst een andere bewering en brengt verschillende risico's met zich mee.

De meest prominente visuele toepassingen in de wereld van cryptovaluta zijn onder andere de volgende:

• Beveiligde betalingen: Het verbergt details van geselecteerde transacties, zoals de afzender, de ontvanger of het bedrag.
• ZK-optellingen: Het zorgt ervoor dat transactiesets correct worden uitgevoerd zonder dat elke berekening op de onderliggende blockchain opnieuw hoeft te worden uitgevoerd.
• Identiteitssystemen: De geschiktheid, uniciteit of kwalificaties worden aangetoond zonder het onderliggende document te delen.
• Bewijs van reserves: Het toont beperkte aanspraken op aangegane activa of passiva.
• Tools vergelijkbaar met zkTLS: Feiten vaststellen aan de hand van websessies zonder de sessie zelf openbaar te maken.
• Stemsystemen: De stemgerechtigdheid wordt vastgesteld met een minimale beperking van het risico dat stemmen aan individuen worden gekoppeld.
• Externe computer: Het bewijst dat het resultaat het gevolg was van een vermeend programma.

Privacy is voor de meeste gebruikers van cryptovaluta een veelvoorkomende reden om voor privacy te kiezen. De categorie cryptovaluta met een focus op privacy omvat activa waarbij de vertrouwelijkheid van transacties of beperkingen op metadata centraal staan. Zero-knowledge proofs kunnen dit doel ondersteunen, maar het gedrag van de wallet, transparante adressen, metadata en het ontwerp van de applicatie hebben allemaal invloed op de daadwerkelijke privacy die een gebruiker ervaart.

Zcash is het meest bekende voorbeeld. Het maakt gebruik van zk-SNARKs voor veilige transactiefuncties, waardoor gebruikers het eigendom van informatie kunnen bewijzen zonder deze openbaar te maken.

Identiteit is een aparte toepassing. De categorie identiteitsgerelateerde cryptovaluta past bij systemen die lidmaatschap, uniciteit, referenties of machtigingen verifiëren. World ID gebruikt zero-knowledge proofs, waardoor een gebruiker de geldigheid van referenties kan bevestigen zonder de onderliggende identiteitsgegevens van de aanvrager te onthullen. Selectieve openbaarmaking via verifieerbare referenties volgt een vergelijkbare aanpak, waarbij de houder slechts specifieke velden van de referenties openbaar maakt in plaats van het hele document.

Voor de meeste toepassingen die niet met tokens te maken hebben, vallen zero-knowledge proofs onder het bredere kader van privacyverhogende cryptografie. Hoewel proofs de openbaarmaking van informatie beperken, nemen ze de noodzaak tot vertrouwen in uitgevers, software, wallets en hardware niet weg.

Dit onderdeel is uiterst belangrijk voor beginners, hoewel de meeste cryptovalutaprojecten het niet duidelijk uitleggen.

Het nulbewijs kan geen feitelijke waarheden bewijzen. De rol ervan is beperkt tot het verifiëren of een gegeven wiskundige bewering over de gegeven invoerwaarden waar is.

Een zero-knowledge proof kan aantonen dat een verborgen invoer aan een bepaalde regel voldoet. Het kan echter niet bewijzen dat deze verborgen invoer afkomstig is van een betrouwbaar persoon, een nauwkeurige sensor, een oplosmiddeluitwisseling of een betrouwbare uitgever, tenzij het omringende systeem dat ook doet.

Deze beperkingen zijn duidelijk zichtbaar in veel claims met betrekking tot cryptovaluta. Een bewijs van reserves kan bijvoorbeeld aantonen dat de toegezegde saldi aan een bepaalde norm voldoen, maar het bewijst mogelijk niet de volledige omvang van de verplichtingen, het werkelijke eigendom van de activa, of dat de fondsen tijdelijk zijn geleend om de due diligence te doorstaan. Evenzo kan een kredietbewijs aantonen dat een getekend krediet aan een bepaalde regel voldoet, maar het kan niet bewijzen dat de uitgever de due diligence correct heeft uitgevoerd.

De grootste gebreken liggen buiten het bewijs zelf:

• Vertrouw op de input: De gegevens die in de proefneming zijn gebruikt, kunnen onjuist zijn of gemanipuleerd zijn.
• Vertrouwen in de uitgevende instantie: De ondertekenaar van de goedkeuring kan zwak, gecompromitteerd of oneerlijk zijn.
• Vertrouwen in Orakel: Gegevens buiten de keten kunnen verouderd zijn of gemanipuleerd zijn voordat ze in het bewijsmateriaal werden opgenomen.
• Vertrouwen in het apparaat: Kwaadaardige software kan beïnvloeden wat een gebruiker ondertekent of ziet voordat er bewijs is vastgelegd.
• Metadata-lek: Adressen, timing, IP-gegevens en applicatiegedrag kunnen bepaalde patronen aan het licht brengen, zelfs wanneer het bewijs zelf de onderliggende gegevens verbergt.

Om deze reden moet elke bewering die gebaseerd is op een zero-knowledge proof altijd de precieze stelling specificeren die bewezen wordt. Termen als 'privé', 'geverifieerd' en 'conform' zijn onvolledige labels, tenzij de aanvraag verduidelijkt welke gegevens verborgen zijn, welke gegevens openbaar blijven en wie de geldigheid van de daadwerkelijke invoer garandeert.

Hoewel het bewijssysteem zelf wiskundig correct kan zijn, kan het bijbehorende product falen. Het begrijpen van de wiskundige aspecten alleen is onvoldoende, en voor de meeste gebruikers wegen de hieronder beschreven praktische risico's zwaarder dan de encryptie zelf.

Een betrouwbare configuratie is het meest onderschatte risico. Het is niet altijd een onoverkomelijk obstakel, maar wel een reële aanname. Gebruikers moeten weten of een project afhankelijk is van een configuratieprotocol, een circuitspecifieke configuratie of een transparant proof-of-design.

De kosten van een bewijs kunnen een systeem ongemerkt centraliseren. Als slechts een paar operators snel genoeg bewijzen kunnen genereren, kan het netwerk resultaten tegen lage kosten verifiëren, terwijl het nog steeds afhankelijk is van gespecialiseerde infrastructuur om ze te produceren. Dit is iets waar elke ZK-Rollup of elk computernetwerk dat beweert gedecentraliseerd te zijn, rekening mee moet houden.

Privacyclaims moeten zorgvuldig worden gelezen. Een tool kan transactiebedragen verbergen terwijl adressen openbaar blijven, of een app anonimiseren terwijl de geschiktheid van de validator nog steeds zichtbaar is, of een saldobereik instellen terwijl de activiteit en timing van de wallet volledig zichtbaar blijven. Bijvoorbeeld, bij het handelen in cryptovaluta zou je ervan uit kunnen gaan dat je privacy volledig gegarandeerd is.

Ook in de marketing van ZK komen beweringen over kwantumtechnologie voor. Sommige systemen beschrijven post-kwantumeigenschappen, maar dit betekent niet dat elk ZK-activa, elke wallet, bridge of netwerkapplicatie beschermd is tegen toekomstige cryptografische aanvallen. Het is belangrijk te begrijpen dat de bescherming van cryptocurrencies een alomvattende aanpak vereist.

De eerste stap is om precies te definiëren wat de tool is: is het een privacywallet, een rollup-oplossing, een token, een identiteitssysteem, een proof-of-reserves-pagina of ontwikkelaarsinfrastructuur? Het simpelweg "ZK" noemen geeft geen antwoord op die vraag.

Gebruik deze checklist voordat u een wallet koppelt, geld overmaakt via een bridge of een token koopt:

• Specificeer de exacte bewering die het bewijs verifieert.
• Controleer welke gegevens openbaar blijven nadat de verificatie is ingeschakeld.
• Verifieer het netwerk-, bridge- en smart contract-adres onafhankelijk van elkaar.
• Controleer of het bewijssysteem een ​​betrouwbare installatie vereist.
• Controleer of er een centrale sequencer, uitgever of operator bij betrokken is.
• Betalen kleine testbehandeling Voordat u waardevolle gelden overmaakt.
• Houd herstelzinnen en handtekeningapparaten gescheiden van applicatieclaims.

Doelbewust beheer van je wallet is hier cruciaal, aangezien de meeste ZK-tools een wallet-interface of -account vereisen om te functioneren. Als je nieuw bent in self-custody en op het punt staat een onbekende ZK-applicatie te gebruiken, behandelt ons artikel over de beste cryptocurrency wallets voor beginners de belangrijkste categorieën en waar je op moet letten voordat je verbinding maakt.

Ondersteuning door exchanges is een apart aandachtspunt. Een gecentraliseerd platform kan een ZK-gekoppeld token aanbieden zonder alle rollup-oplossingen, beveiligde adressen of opnamemogelijkheden te ondersteunen. Als je nieuw bent in de wereld van cryptocurrency-handel en op zoek bent naar ZK-activa, bieden beginnersvriendelijke crypto-exchanges inzicht in wat je kunt vergelijken op het gebied van kosten, beveiliging en ondersteunde activa. Voor gebruikers die werken met op ZK-rollup gebaseerde DeFi-applicaties, zijn gedecentraliseerde exchanges (DEX'en) relevanter.

Hier is een eenvoudige workflow: Lees de bewijsclaim van de applicatie, controleer de tekenreeks en het smart contract-adres, test in kleine hoeveelheden, meld je nooit aan voor iets wat je niet herkent en ga ervan uit dat de privacy gedeeltelijk is totdat de tool je precies vertelt wat er verborgen wordt.