📝 Hi, ich bin 𝟏𝟎, das ist die Wissensreihe zur #Blockchain-Geschichte, dieses Mal geht es um: Zero-Knowledge-Proofs.
Zero-Knowledge-Proof (ZKP) ist ein Durchbruch in der Kryptographie, ZKP ist nun auch eines der Kernziele der Blockchain und könnte in Zukunft unsere Privatsphäre und Sicherheit erheblich verbessern.
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I. Was sind Zero-Knowledge-Proofs?
Zero-Knowledge-Proofs (ZKP) sind eine kryptographische Technik, die es dem Beweiser erlaubt, dem Prüfer zu beweisen, dass er eine bestimmte Tatsache kennt, ohne dabei konkrete Informationen preiszugeben. Sie wurde 1985 von Shafi Goldwasser, Silvio Micali und Charles Rackoff eingeführt. Der Kern von Zero-Knowledge-Proofs besteht darin, dass der Prüfer die Echtheit des Beweises bestätigen kann, aber keine zusätzlichen Informationen daraus erhalten kann.
Ein Beispiel: Wenn ich beweisen möchte, dass ich die Telefonnummer einer Person kenne, brauche ich die öffentliche Nummer nicht, ich muss nur anrufen. Der Prüfer weiß, dass ich die Person erreichen kann, weiß aber nicht, wie die Nummer genau lautet.
II. Merkmale von Zero-Knowledge-Proofs
Zero-Knowledge-Proofs sind eine Verifizierungstechnik, bei der der Prüfer die Echtheit einer Aussage bestätigen kann, ohne die konkreten Details zu kennen, und sie besitzen drei Eigenschaften: Integrität, Plausibilität und Zero-Knowledge.
Integrität bedeutet, dass, wenn die Aussage wahr ist, der Prüfer überzeugt werden kann, d.h. "es kann nicht falsch sein"; Plausibilität bedeutet, dass, wenn die Aussage falsch ist, der Prüfer kaum getäuscht werden kann, d.h. "falsch kann nicht stimmen"; Zero-Knowledge bedeutet, dass der Prüfer außer der Bestätigung, dass die Aussage wahr ist, keine zusätzlichen Informationen erhält.
Zero-Knowledge-Proofs basieren auf probabilistischer Verifizierung. Obwohl es eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit für Fehler gibt, kann diese durch wiederholte Verifizierung auf nahezu null reduziert werden. Einfach gesagt, der Beweiser muss die wahren Informationen kennen, um die Verifizierung zu bestehen; willkürliches Raten wird leicht durchschaut. Diese Methode schützt sowohl die Privatsphäre als auch die Genauigkeit der Verifizierungsergebnisse.
III. Die beiden Haupttypen von Zero-Knowledge-Proofs
1. Interaktive Zero-Knowledge-Proofs: Bei dieser Methode müssen Beweiser und Prüfer eine Reihe von Interaktionen durchführen. Der Beweiser beweist, dass er bestimmte Informationen besitzt, indem er eine Reihe von Aufgaben oder Operationen erfüllt. Diese Aufgaben beinhalten normalerweise einige mathematische Wahrscheinlichkeitsberechnungen, die der Prüfer verwendet, um die Echtheit der Informationen zu bestätigen.
2. Nicht-interaktive Zero-Knowledge-Proofs: Im Gegensatz zur interaktiven Methode erfordert diese Methode keine Echtzeitkommunikation zwischen Beweiser und Prüfer. Der Beweiser generiert durch vorherige Berechnungen einen Beweis, den der Prüfer anschließend validieren kann. Dieser Prozess erfordert keine Interaktion; der Prüfer muss nur den bereitgestellten Beweis überprüfen, um die Gültigkeit der Informationen zu bestätigen.
IV. Anwendungsfälle von Zero-Knowledge-Proofs in Web3
1. Off-Chain-Berechnungen und Skalierbarkeit: ZKP kann Blockchain bei der Skalierung helfen, indem ZK-Rollups die Rechenaufgaben an externe Stellen auslagern, wodurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Blockchains wie Ethereum schneller wird und die Effizienz erheblich gesteigert wird.
2. Cross-Chain-Brücken: Durch ZKP-Technologie können Cross-Chain-Transaktionen sicherer gestaltet werden, Technologien wie Wormhole und ZKBridge nutzen diese Technologie, um Interoperabilitätsprobleme zwischen verschiedenen Blockchains zu lösen.
3. On-Chain-Spiele: Blockchain-Spiele haben ein großes Problem – wie kann man seine strategischen Geheimnisse auf einer öffentlichen und transparenten Blockchain bewahren? ZKP ist die Lösung! Es kann bestimmte Informationen im Spiel "verstecken"; zum Beispiel in einem Spiel wie "Dark Forest" können die Spieler ihre Strategien geheim halten, sodass andere sie nicht sehen können, was die Fairness des Spiels und die Privatsphäre der Spieler gewährleistet.
4. Vermögenssicherheit: ZKP erhöht die Sicherheit von Web3, indem es durch Gültigkeitsnachweise die Sicherheit der Benutzermittel und die Genauigkeit der Daten gewährleistet.
5. Benutzerverifizierung: ZKP ermöglicht es Benutzern, ihre Identität zu beweisen, ohne private Informationen preiszugeben; zum Beispiel benötigt man beim Anmelden nur einen ZK-Beweis, das System kann dein echtes Passwort nicht erfahren.
6. Dokumentenfreigabe und Speicherschutz: Das Teilen von Dateien im Internet bringt oft Bedenken hinsichtlich Datenlecks mit sich, ZKP kann deine Daten jedoch verschlüsseln und sicherstellen, dass nur autorisierte Personen sie einsehen können.
V. Projekte, die zk-STARK verwenden
StarkEx
StarkEx ist eine Layer-2-Skalierungslösung auf Ethereum, die STARK-Beweise verwendet, um Transaktionen zu verifizieren, wodurch die Transaktionsgeschwindigkeit erhöht und die Kosten gesenkt werden. Sie wird hauptsächlich zur Unterstützung von Handels- und Zahlungsanwendungen verwendet, Projekte wie DeversiFi, Sorare und dYdX basieren auf StarkEx. StarkEx hat jedoch die Einschränkung, dass es keine Smart Contracts unterstützt, was bedeutet, dass es keine vollständig funktionsfähigen dezentralen Anwendungen (dApps) wie andere Plattformen ermöglichen kann.
StarkNet
StarkNet ist eine universelle Plattform, die es Entwicklern ermöglicht, Smart Contracts auf dem zk-Rollup von Ethereum bereitzustellen. Beliebte Ethereum-Anwendungen wie Aave und Maker planen ebenfalls, auf StarkNet zu starten, um die Skalierbarkeit zu verbessern. Der zk-Rollup von StarkEx kann ebenfalls auf StarkNet betrieben werden, um die Skalierbarkeit der Anwendungen weiter zu optimieren.
VI. Nachwort
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