Zero-Knowledge Proof – ZKP (Zero-Knowledge Proof) verändert die Art und Weise, wie wir Daten in der Blockchain schützen, und sorgt für mehr Sicherheit und Datenschutz.

Zero-Knowledge Proof (ZKP) ist ein wichtiges Konzept in der modernen Kryptographie. ZKPs ermöglichen es einer Partei (dem Prüfer), gegenüber einer anderen Partei (dem Prüfer) zu beweisen, dass eine Behauptung wahr ist, ohne andere Informationen als die Wahrheit der Behauptung preiszugeben. Dieses Prinzip bringt einen großen Durchbruch beim Schutz persönlicher Informationen und Transaktionen in der Blockchain.

Die ZKP-Grundsätze umfassen drei Hauptelemente: Vollständigkeit, Richtigkeit und Geheimhaltung. Durch Vollständigkeit wird sichergestellt, dass der Prüfer den Beweis immer akzeptiert, wenn die Aussage wahr ist. Korrektheit stellt sicher, dass der Prüfer im Falle einer falschen Aussage nicht durch irgendwelche Beweise überzeugt werden kann. Schließlich stellt die Geheimhaltung sicher, dass der Prüfer nichts anderes als die Richtigkeit der Aussage erfährt.

ZKP-Typen

Es gibt zwei Haupttypen von ZKP: interaktive Beweise und nicht interaktive Beweise. Interaktive Beweise erfordern einen mehrfachen Austausch zwischen Prüfer und Prüfer, während nicht interaktive Beweise keine Interaktion erfordern, nachdem der Beweis erstellt wurde.

Interaktive Beweise erfordern eine Reihe von Hin- und Her-Austauschen zwischen dem Prüfer und dem Prüfer. Während dieses Prozesses stellt der Prüfer Herausforderungen, die der Prüfer beantworten muss. Wenn der Prüfer alle Herausforderungen richtig bewältigen kann, wird der Prüfer davon ausgehen, dass die Aussage wahr ist, ohne weitere Informationen preiszugeben.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie müssten nachweisen, dass Sie das Passwort für einen Safe kennen, ohne es preiszugeben. Sie werden den Verifizierer bitten, Ihnen zufällige Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Öffnen des Safes zu geben, und Sie werden die Beweisschritte durchführen, ohne jemals das Passwort preiszugeben. Allerdings werden diese interaktiven Beweise in Blockchain-Systemen selten verwendet, da sie ineffizient sind und zwei Parteien gleichzeitig online sein müssen.

zk-SNARKs (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) sind eine Art nicht-interaktives ZKP. Mit zk-SNARKs können Sie nachweisen, dass Sie Eigentümer bestimmter Informationen sind, ohne Einzelheiten zu diesen Informationen preiszugeben. Auf der Ethereum-Blockchain sind zk-SNARKs nützlich für intelligente Verträge, die die Privatsphäre schützen. zk-SNARKs werden von ZCash auch zur Überprüfung anonymer Transaktionen verwendet, um sicherzustellen, dass keine Informationen über den Absender, den Empfänger oder den Betrag preisgegeben werden.

zk-STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge) funktioniert ähnlich wie zk-SNARKs, ist jedoch für die Skalierung großer Berechnungen konzipiert. Aufgrund seiner Transparenz- und Skalierbarkeitsvorteile ist zk-STARKs mit vielen verschiedenen Blockchain-Anwendungen kompatibel.

Bulletproofs beweisen, dass ein Wert innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, ohne diesen Wert preiszugeben. Durch den Einsatz fortschrittlicher mathematischer Konzepte können Bulletproofs Beweise kleiner machen und so die Transaktionsgröße und die Überprüfungszeit reduzieren. Monero verwendet Bulletproofs, um den Datenschutz und die Leistung von Kryptowährungstransaktionen zu verbessern.

Anwendung von ZKP in der Blockchain

Die Anwendungen von ZKP in der Blockchain sind vielfältig und reichen von der Sicherung von Transaktionen über die Gewährleistung der Privatsphäre bei Abstimmungen bis hin zur Transparenz in der Lieferkette. Auch Layer-2-Lösungen auf Ethereum nutzen ZKP, um die Skalierbarkeit und Sicherheit zu verbessern.

Zk-Rollups sind Layer-2-Skalierungslösungen, die Off-Chain-Transaktionsdaten in einem kryptografischen Beweis bündeln und dann ZKP verwenden, um die Transaktionsgültigkeit als Aufrufdaten im Ethereum-Mainnet zu veröffentlichen. Da Transaktionen in aggregierter Form im Mainnet gepostet werden, beanspruchen sie in der Regel weniger Platz und reduzieren so den Rechenaufwand für Ethereum. Zu den beliebten ZK-Rollups gehören ZkSync und Loopring.

Zk-Plasma ist eine Variante des Plasma-Netzwerks, das ZKP verwendet, um eine datenschutzfreundliche Sidechain auf Ethereum zu erstellen. Anstatt alle Daten im Mainnet zu überprüfen, können Benutzer Transaktionen in der Sidechain überprüfen und dann ZKP verwenden, um ihre Gültigkeit an Ethereum zu senden.

Dezentrale Börsen (DEXes): ZKP kann den Handel mit mehreren Vermögenswerten unterstützen, ohne die Handelshistorie, Strategien oder Kontostände der Benutzer preiszugeben. Dies trägt dazu bei, die Privatsphäre und Sicherheit der Teilnehmer zu schützen, die an dezentralen Börsen handeln.

Transaktionssicherheit: ZKP ermöglicht die private Durchführung von Transaktionen auf der Blockchain, ohne dass Details preisgegeben werden. Dies ist besonders wichtig für Kryptowährungstransaktionen, bei denen der Datenschutz von entscheidender Bedeutung ist.

Sichere Stimmabgabe: Mit ZKP kann sichergestellt werden, dass die Stimmen korrekt gezählt werden, ohne dass die Entscheidungen einzelner Wähler offengelegt werden. Dies führt zu einem transparenteren und sichereren Abstimmungssystem.

Transparenz der Lieferkette: In der Lieferkette kann ZKP verwendet werden, um die Herkunft und Integrität von Produkten nachzuweisen, ohne sensible Informationen über Lieferanten oder Herstellungsprozesse preiszugeben.

Herausforderungen und Zukunft des ZKP

Obwohl ZKPs viele Vorteile bieten, stehen sie auch vor einigen Herausforderungen. Ein hoher Rechenaufwand ist eines der Haupthindernisse, da ZKP-Algorithmen eine große Rechenleistung erfordern. Auch die Komplexität der Einrichtung und die Sicherstellung der Kompatibilität zwischen verschiedenen Systemen sind Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt.

Das Potenzial von ZKP zur Verbesserung der Blockchain-Sicherheit und des Datenschutzes ist jedoch enorm. Forschung und Entwicklung verbessern weiterhin die Leistung und senken die Kosten von ZKP. Wir können sehen, dass ZKP in Zukunft in größerem Umfang in Finanzsystemen, Smart Contracts und vielen anderen Bereichen eingesetzt wird.

Zero-Knowledge Proof ist ein leistungsstarkes Tool zum Schutz von Daten und Transaktionen in der Blockchain. Trotz vieler Herausforderungen eröffnet das ZKP neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Sicherheit und des Datenschutzes im digitalen Zeitalter.