Tổng quan về Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

Zero-Knowledge Proof – ZKP (bằng chứng không kiến thức) đang thay đổi cách chúng ta bảo vệ dữ liệu trên blockchain, mang lại tính bảo mật và riêng tư cao hơn.

Zero-Knowledge Proof (ZKP) là một khái niệm quan trọng trong mật mã học hiện đại. ZKPs cho phép một bên (người chứng minh) chứng minh một tuyên bố là đúng với một bên khác (người xác minh) mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào ngoài tính đúng đắn của tuyên bố đó. Nguyên lý này mang lại một bước đột phá lớn trong việc bảo vệ thông tin cá nhân và giao dịch trên blockchain.

Nguyên tắc của ZKP bao gồm ba yếu tố chính: tính hoàn chỉnh, tính đúng đắn và tính không tiết lộ. Tính hoàn chỉnh đảm bảo rằng nếu tuyên bố đúng, người xác minh sẽ luôn chấp nhận bằng chứng. Tính đúng đắn đảm bảo rằng nếu tuyên bố sai, người xác minh sẽ không bị thuyết phục bởi bất kỳ bằng chứng nào. Cuối cùng, tính không tiết lộ đảm bảo rằng người xác minh không học được bất kỳ thông tin gì khác ngoài tính đúng đắn của tuyên bố.

Các loại ZKP

Có hai loại chính của ZKP là bằng chứng tương tác và bằng chứng không tương tác. Bằng chứng tương tác yêu cầu nhiều lượt trao đổi giữa người chứng minh và người xác minh, trong khi bằng chứng không tương tác không yêu cầu tương tác sau khi bằng chứng đã được tạo ra.

Bằng chứng tương tác yêu cầu một loạt các trao đổi qua lại giữa người chứng minh và người xác minh. Trong quá trình này, người xác minh đưa ra các thử thách để người chứng minh trả lời. Nếu người chứng minh có thể đáp ứng mọi thử thách một cách chính xác, người xác minh sẽ tin rằng tuyên bố là đúng mà không cần tiết lộ thêm thông tin.

Ví dụ, tưởng tượng bạn cần chứng minh rằng bạn biết mật khẩu của một két sắt mà không tiết lộ mật khẩu đó. Bạn sẽ yêu cầu người xác minh đưa ra các thử thách ngẫu nhiên liên quan đến việc mở két sắt, và bạn sẽ thực hiện các bước chứng minh mà không bao giờ tiết lộ mật khẩu. Tuy nhiên, các bằng chứng tương tác này hiếm khi được sử dụng trong các hệ thống blockchain vì chúng không hiệu quả và yêu cầu hai bên phải trực tuyến cùng lúc.

zk-SNARKs (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) là một loại ZKP không tương tác. zk-SNARKs cho phép chứng minh rằng bạn sở hữu một thông tin nào đó mà không cần tiết lộ chi tiết về thông tin đó. Trên blockchain Ethereum, zk-SNARKs rất hữu ích cho các hợp đồng thông minh nhằm bảo vệ tính riêng tư. zk-SNARKs cũng được ZCash sử dụng để xác minh các giao dịch ẩn danh, đảm bảo rằng không có thông tin về người gửi, người nhận hay số tiền được tiết lộ.

zk-STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge) hoạt động tương tự như zk-SNARKs nhưng được thiết kế để mở rộng quy mô các phép tính lớn. Do lợi ích về tính minh bạch và khả năng mở rộng, zk-STARKs tương thích với nhiều ứng dụng blockchain khác nhau.

Bulletproofs chứng minh rằng một giá trị nằm trong một phạm vi cụ thể mà không tiết lộ giá trị đó. Thông qua việc sử dụng các khái niệm toán học tiên tiến, bulletproofs có thể làm cho các bằng chứng nhỏ hơn, từ đó giảm kích thước giao dịch và thời gian xác minh. Monero sử dụng bulletproofs để cải thiện tính riêng tư và hiệu suất của các giao dịch tiền mã hoá.

Ứng dụng của ZKP trong blockchain

Ứng dụng của ZKP trong blockchain rất đa dạng, từ việc bảo mật các giao dịch đến việc đảm bảo tính riêng tư trong bỏ phiếu và minh bạch trong chuỗi cung ứng. Các giải pháp lớp 2 trên Ethereum cũng đang sử dụng ZKP để tăng cường khả năng mở rộng và bảo mật.

Zk-rollups là các giải pháp mở rộng lớp 2 giúp gộp dữ liệu giao dịch ngoài chuỗi vào một bằng chứng mật mã, sau đó sử dụng ZKP để đăng tính hợp lệ của giao dịch lên mạng chính Ethereum dưới dạng calldata. Vì các giao dịch được đăng lên mạng chính dưới dạng gộp, chúng thường chiếm ít không gian hơn, do đó giảm bớt gánh nặng tính toán cho Ethereum. Các zk-rollups phổ biến bao gồm ZkSync và Loopring.

Zk-Plasma là một biến thể của mạng Plasma sử dụng ZKP để tạo ra một chuỗi bên bảo vệ tính riêng tư trên Ethereum. Thay vì xác minh tất cả dữ liệu trên mạng chính, người dùng có thể xác minh các giao dịch trên chuỗi bên và sau đó sử dụng ZKP để đăng tính hợp lệ của chúng lên Ethereum.

Sàn giao dịch phi tập trung (DEXes): ZKP có thể hỗ trợ giao dịch nhiều loại tài sản mà không tiết lộ lịch sử giao dịch, chiến lược hoặc số dư tài khoản của người dùng. Điều này giúp bảo vệ tính riêng tư và an toàn cho người tham gia giao dịch trên các sàn phi tập trung.

Bảo mật giao dịch: ZKP cho phép các giao dịch trên blockchain được thực hiện một cách riêng tư mà không tiết lộ thông tin chi tiết. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các giao dịch tiền mã hoá, nơi mà tính riêng tư là yếu tố then chốt.

Bỏ phiếu an toàn: ZKP có thể được sử dụng để đảm bảo rằng phiếu bầu được đếm chính xác mà không tiết lộ lựa chọn của từng cử tri. Điều này mang lại một hệ thống bỏ phiếu minh bạch và bảo mật hơn.

Minh bạch chuỗi cung ứng: Trong chuỗi cung ứng, ZKP có thể được sử dụng để chứng minh nguồn gốc và tính toàn vẹn của sản phẩm mà không tiết lộ thông tin nhạy cảm về nhà cung cấp hoặc quy trình sản xuất.

Thách thức và tương lai của ZKP

Mặc dù ZKP mang lại nhiều lợi ích, chúng cũng đối mặt với một số thách thức. Nhu cầu tính toán cao là một trong những rào cản chính, do các thuật toán ZKP yêu cầu sức mạnh xử lý lớn. Sự phức tạp trong thiết lập và việc đảm bảo tính tương thích giữa các hệ thống khác nhau cũng là những thách thức cần được giải quyết.

Tuy nhiên, tiềm năng của ZKP trong việc nâng cao bảo mật và riêng tư cho blockchain là rất lớn. Các nghiên cứu và phát triển đang tiếp tục để cải thiện hiệu suất và giảm chi phí của ZKP. Trong tương lai, chúng ta có thể thấy ZKP được ứng dụng rộng rãi hơn trong các hệ thống tài chính, hợp đồng thông minh, và nhiều lĩnh vực khác.

Zero-Knowledge Proof là một công cụ mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu và giao dịch trên blockchain. Dù đối mặt với nhiều thách thức, ZKP đang mở ra những cơ hội mới cho việc nâng cao bảo mật và tính riêng tư trong kỷ nguyên số.