دانش صفر یا Zero Knowledge شیوه‌ای امن برای راستی‌آزمایی اطلاعات بدون افشای خود اطلاعات است. از این شیوه که با نام اختصاری ZKP شناخته می‌شود، برای بهبود حریم خصوصی و امنیت در فضای بلاک چین استفاده می‌کنند؛ به‌همین‌دلیل، اهمیت آن در بلاکچین و ارز‌های دیجیتال و امور مالی غیرمتمرکز (DeFi) افزایش یافته است.
بسیاری از پروژه‌های دیفای از تکنیک اثبات دانش صفر بهره می‌برند تا به مشتریان حریم خصوصی و امنیت بهتری برای خدماتی مانند پرداخت وام و اخذ وام و تجارت ارائه شود. برخی از بلاکچین‌های لایه‌اول در حال اضافه‌کردن رول‌آپ‌های مبتنی‌بر ZKP یا zkEVM به خود هستند.
با تحقق پیش‌بینی‌ها درزمینه افزایش محبوبیت تکنیک Zero Knowledge در برنامه‌های بلاکچین و وب ۳، پیش‌بینی می‌شود که اثبات دانش صفر در این زمینه‌ها اهمیت بیشتری پیدا کند. در این مطلب از بلاگ تترلند، به‌طورکامل درباره دانش صفر (Zero Knowledge) صحبت خواهیم کرد؛ پس تا پایان با ما همراه باشید.
عملکرد اثبات دانش صفر چگونه است؟
به روشی برای اثبات صحت گزاره‌ای به طرف دیگر (تأیید‌کننده) بدون افشای اطلاعات اضافی اثبات دانش صفر (Zero Knowledge Proof) می‌گویند. استفاده از این روش برای زمانی بسیار مفید است که اطلاعات حساس است و اثبات‌کننده نمی‌خواهد تأیید‌کننده به آن دسترسی داشته باشد.
تأیید‌کننده می‌تواند از اثبات ریاضی ارائه‌شده اثبات‌کننده برای تعیین صحت اطلاعات استفاده کند؛ اگرچه آنان نمی‌توانند مجدداً داده‌های اصلی را با استفاده از اثبات جمع‌آوری کنند. برای درک بهتر این توضیح، تونلی با در‌های A و B را در نظر بگیرید.
گذرگاه منفرد از‌طریق تونل به‌وسیله یک در قفل شده است که به کد مخفی نیاز دارد و عبور از انتهای تونل A به B را برای هرکسی غیرممکن می‌کند. ازآن‌جاکه تنها شما کد را می‌دانید، می‌خواهید به خانم X که می‌خواهد وارد تونل شود، کد مخفی را بدهید.
قبل از اینکه کد را به او بدهید، از او می‌خواهید مبلغی را پرداخت کند؛ اما او از شما می‌خواهد ابتدا به او ثابت کنید که کد را می‌دانید. او می‌تواند این کار را در این مثال با مشاهده ورود شما به یکی از ورودی‌ها و خروج از دیگری درحالیکه در‌مقابل تونل ایستاده است، انجام دهد. بدین‌ترتیب، او از صحت اطلاعات شما مطمئن می‌شود.
دلایل اهمیت استفاده از دانش صفر
استفاده روزافزون بلاک چین و ارز دیجیتال از مدارک دانش صفر نتیجه افزایش نیاز به امنیت و ناشناس‌بودن در تراکنش‌های آنلاین است. ZKPها می‌توانند تقاضا برای روشی به‌منظور اعتبارسنجی تراکنش‌ها بدون افشای اطلاعات حساس را پر کنند؛ زیرا فناوری بلاکچین و ارز‌های دیجیتال محبوبیت پیدا می‌کنند.
ازآن‌جاکه پروتکل‌های متعددی با استفاده از ZKP معرفی شده‌اند و بلاکچین‌های بسیاری مجموعه‌ای با Zero Knowledge توسعه داده‌اند، اثبات‌های دانش صفر توجه و علاقه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند.
پیشرفت‌های شاخص اثبات دانش صفر
استفاده رو‌به‌رشد از zk-SNARKها، نوع خاصی از ZKP، یکی از پیشرفت‌های مهم در اثبات دانش صفر است. برنامه‌های متعدد دیفای، از‌جمله تراکنش‌های توکن خصوصی و وام‌دهی و استقراض محافظت‌شده، به‌طور گسترده‌ای از zk-SNARK استقبال کرده‌اند. یکی دیگر از پیشرفت‌های مهم در اثبات‌های Zero Knowledge، تأکید بیشتر بر عملکرد و مقیاس‌پذیری از‌طریق zkRoll-ups است.
zk-SNARKs نوع خاصی از اثبات دانش صفر است که تأیید بیانیه را بدون افشای اطلاعاتی درباره خود بیانیه ممکن می‌سازد. ارز دیجیتال Zcash و سیستم پرداخت مبتنی‌بر بلاکچین JP Morgan Chase قبلاً از zk-SNARK استفاده کرده‌اند. ناگفته نماند این روش برای احراز هویت ایمن کلاینت‌ها در سرور‌ها به‌کار رفته است.
zkRoll-ups با هدف مقیاس‌پذیری شبکه‌های بلاکچین، zkRoll-ups امکان دسته‌بندی چندین تراکنش را در یک تراکنش واحد و اساسی‌تر فراهم می‌کند که متعاقباً به بلاک چین اضافه می‌شود. به‌عنوان مثال، در سال ۲۰۲۲، BNB Chain اولین شبکه آزمایشی zkBNB خود را بر‌اساس معماری zkRoll-up معرفی کرد.
zkBNB خارج از زنجیره می‌تواند تعداد زیادی از تراکنش‌ها را در یک دسته واحد گروه‌بندی کند و اثبات رمزنگاری‌ای تولید کند که صحت هر تراکنش را نشان می‌دهد. برای محیط‌های مقیاس بالا و با تأخیر کم، zkRoll-up ترکیبی بین مقیاس‌پذیری و امنیت ارائه می‌کند.
کاربردهای اثبات دانش صفر
اثبات دانش صفر کاربردهای متعددی دارد که برخی از آن‌ها قبلاً به‌وقوع پیوسته‌اند؛ درحالیکه پیش‌بینی می‌شود برخی دیگر در آینده نزدیک این کار را انجام دهند. کاربردهای عمده ZKP عبارت‌اند از:
۱. تأیید هویت آنلاین
هویت کاربران را می‌توان با استفاده از اثبات Zero Knowledge و بدون افشای اطلاعات شخصی حساس تأیید کرد. این می‌تواند در برنامه‌هایی مانند سیستم‌های رأی‌گیری الکترونیکی مفید باشد؛ جایی که تأیید هویت رأی‌دهندگان بدون به‌خطر‌انداختن ناشناس‌بودن آنان مهم است.
۲. تراکنش‌های محافظت از حریم خصوصی
فعال‌کردن تراکنش‌ها با محافظت از حریم خصوصی یکی از کاربردهای محبوب اثبات دانش صفر در ارز‌های دیجیتال است. کاربران می‌توانند با ZKP تراکنش‌ها را در صرافی غیرمتمرکز (DEX) با استفاده از برنامه غیرمتمرکز MantaPay (DApp) شبکه Manta بدون افشای نام یا مشخصات تراکنش‌هایشان انجام دهند. آنان همچنان می‌توانند در این پلتفرم تراکنش‌ها را انجام دهند و در‌عین‌حال ناشناس‌بودن خود را حفظ کنند.
۳. معاملات محافظت‌شده
Zcash ارز دیجیتالی است که از اثبات Zero Knowledge برای فعال‌کردن تراکنش‌های محافظت‌شده استفاده می‌کند. در چنین تراکنش‌هایی، آدرس‌های فرستنده و گیرنده و مبالغ تراکنش از بلاکچین عمومی پنهان می‌شوند و حریم خصوصی بیشتری برای کاربران فراهم می‌کنند.
۴. تأیید مالکیت با توکنیزاسیون
از اثبات دانش صفر نیز می‌توان برای توکن‌کردن دارایی‌ها و تأیید اثبات مالکیت آن‌ها استفاده کرد. به‌عنوان مثال، ملکی را می‌توان به‌گونه‌ای توکنیزه کرد که هرکسی بتواند بدون افشای هیچ اطلاعات اضافی در فضای باز، مالک آن را تأیید کند.
۵. انطباق جهانی
ممکن است برای پلتفرم‌های غیرمتمرکز رعایت قوانین سخت‌گیرانه برخی کشور‌ها برای تنظیم جمع‌آوری و اشتراک‌گذاری داده‌های مالی مشکل باشد. اطلاعات لازم را می‌توان درحالیکه از طرف‌های خارجی محرمانه باقی نگه داشت، با استفاده از اثبات دانش صفر در‌اختیار تنظیم‌کنندگان قرار داد.
این ممکن است با پر‌کردن شکاف بین پلتفرم‌های غیرمتمرکز و مؤسسه‌های مالی مرسوم، پایبندی به مقررات در کشور‌های مختلف را برای DeFi آسان‌تر کند.
آینده اثبات دانش صفر
اثبات دانش صفر احتمالاً در آینده نوآوری‌های فناورانه جدیدی به‌همراه خواهد داشت. برخی از پیشرفت‌های آتی مرتبط با ZKP عبارت‌اند از:
لایه‌های حریم خصوصی زنجیره‌ای
با گسترش و تغییر اکوسیستم بلاک چین و دیفای، قابلیت همکاری بین شبکه‌های مختلف بلاک چین ضروری می‌شود. تراکنش‌ها ممکن است در بسیاری از شبکه‌های بلاک چین انجام و در‌عین‌حال از حریم خصوصی طرفین به‌لطف لایه‌های حریم خصوصی متقابل محافظت شود.
zk-STARKs
یکی دیگر از موضوعات مهم محبوبیت روزافزون zk-STARKها، نوع جدیدی از اثبات Zero Knowledge است که تصور می‌شود از zk-SNARK مؤثرتر و ایمن‌تر باشد. از مزایای مهم zk-STARKها درمقایسه‌با zk-SNARKها این است که اولی به تنظیم قابل‌اعتماد نیازی ندارد و می‌تواند سریع‌تر تأیید شود.
جعبه‌ابزار کاربر‌پسند
ازآن‌جاکه فناوری اثبات دانش صفر پیچیده است، هر تیم توسعه‌ای تجربه کار با آن را ندارد. این مشکل با جعبه‌ابزار کاربر‌پسند حل شده است. توسعه‌دهندگان از همه زمینه‌ها با کمک ابزار‌های کاربر‌پسند ZKP می‌توانند از این فناوری راحت‌تر استفاده کنند.
معایب تکنیک اثبات دانش صفر
اثبات دانش صفر راهی جدید برای تأیید صحت داده‌ها در عین حفظ حریم خصوصی هستند؛ اما اطمینان کاملی ارائه نمی‌دهند. اگرچه احتمال بسیار کمی وجود دارد که اثبات‌کننده دروغ می‌گوید، مصرف‌کنندگان باید مطلع شوند که ZKPها خطاناپذیر نیستند.
الگوریتم‌هایی که اثبات‌های دانش صفر استفاده می‌کنند، نیز قدرت پردازش زیادی می‌طلبند. برخی از انواع ZKP به محاسبات فشرده نیاز دارند؛ زیرا به تعاملات متعدد بین تأیید‌کننده‌ها و اثبات‌کننده‌ها نیاز دارند. برخی دیگر الگوریتم‌های محاسباتی بسیار فشرده‌ای دارند که ممکن است کاربرد ZKPها را محدود کند.
جمع‌بندی
اثبات‌های دانش صفر به‌دلیل ویژگی‌های متمایز محافظت از حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری به‌سرعت محبوبیت پیدا می‌کنند. گسترش استفاده از این فناوری در بلاک چین و ارز‌های رمزنگاری‌شده و دیفای به ارائه خدمات پیشرفته‌تری منجر می‌شود که به‌نفع مشتریان است.
