En las primeras civilizaciones, la verdad se basaba en el mito. Las observaciones de los fenómenos mundanos estaban envueltas en narrativas simbólicas, creencias religiosas y sabiduría antigua. Con el tiempo, la humanidad comenzó a valorar las mediciones y el razonamiento objetivos, dando origen a disciplinas como la ciencia, las matemáticas y la lógica.
Después de la invención de la palabra escrita y, más tarde, la imprenta, los libros y documentos capturaron la información del mundo en forma escrita, desde la literatura académica y los contratos legales hasta las estadísticas y los análisis obstinados. Luego, en el siglo XX, los teléfonos, las computadoras e Internet iniciaron una revolución digital en la forma en que se creaba, distribuía y verificaba la información, con supercomputadoras que ahora realizan cálculos a gran escala sobre conjuntos de datos complejos y miles de millones de usuarios en todo el mundo generan, compartir y hablar sobre contenido todos los días en tiempo real.
Ahora, con una simple conexión a Internet, cualquier persona en el mundo puede acceder instantáneamente a un flujo de información aparentemente infinito. Pero si bien los individuos ahora pueden consumir y compartir más información que nunca, la información de gran volumen y alta velocidad dispersa en una variedad de aplicaciones plantea desafíos extraordinarios.
{Analogía del blog Chainlink}
La informática verificable permite al usuario subcontratar cálculos a computadoras potencialmente no confiables y, al mismo tiempo, garantiza la exactitud de los resultados. Funciona haciendo que la computadora remota realice el cálculo y luego proporcione una prueba de que el cálculo se realizó con precisión.
El usuario puede verificar esta prueba sin necesidad de repetir todo el cálculo. Esto es particularmente útil para situaciones en las que un usuario tiene recursos computacionales limitados o necesita garantizar la integridad de los datos confidenciales que se procesan en un sistema externo.
TL;DR
La computación en la nube es excelente para tareas complejas, pero ¿cómo se sabe que los resultados son precisos?
La informática verificable le permite subcontratar cálculos y verificar las respuestas sin volver a ejecutar todo.
Utiliza pruebas (como un recibo) para confirmar que el trabajo se realizó correctamente.
Los beneficios incluyen seguridad, eficiencia, transparencia y verificación de cálculos científicos.
Hay dos tipos principales de pruebas: interactivas (diálogo cliente-trabajador) y no interactivas (pruebas verificadas con una clave).
Otras técnicas, como los enclaves seguros y el cifrado homomórfico, pueden mejorar la seguridad y la privacidad.
La informática verificable ayuda a las cadenas de bloques a escalar al reducir la carga de trabajo y permitir contratos inteligentes complejos.
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En nuestro mundo dominado por enormes necesidades computacionales, la subcontratación de tareas complejas a servidores en la nube se ha convertido en una rutina. Pero aquí radica el desafío: una vez que recibimos los resultados, ¿cómo podemos estar seguros de su exactitud? Considere esto: asigna una tarea de capacitación de IA a una plataforma como AWS. Una semana después, recibirá millones de parámetros de redes neuronales de esta tarea de entrenamiento de IA. Pero, ¿cómo se puede garantizar que estos parámetros reflejen realmente el entrenamiento de una semana y no sólo de un día?
La solución más sencilla es enviar la tarea idéntica a otra plataforma en la nube, Google Cloud, y yuxtaponer los resultados. Sin embargo, este método no sólo es redundante sino que también duplica los costes. Entonces, ¿cuál es la alternativa? Es el tema de la informática verificable, un dominio centrado en validar resultados computacionales subcontratados sin volver a ejecutar todo el proceso.
{ Analogía de Forbes }
🏵️ Cómo funciona la informática verificable
Imagine un escenario en el que posee una tarea computacional intensiva, como análisis de datos financieros o simulaciones científicas. La ejecución local puede resultar poco práctica debido a limitaciones de hardware o consideraciones de seguridad. Subcontratar el cálculo a un servidor en la nube parece ser una solución viable. Sin embargo, surge una pregunta fundamental: ¿se puede confiar en que el servidor realizará el cálculo con precisión?
Un servidor malicioso podría manipular los datos o simplemente devolver resultados inventados. Los enfoques tradicionales suelen implicar cálculos redundantes en varios servidores, lo que puede resultar ineficiente y consumir muchos recursos. La informática verificable ofrece una solución elegante a este dilema.
📀 Cómo la informática verificable resuelve el dilema
La informática verificable le permite subcontratar cálculos a servidores que no son de confianza y al mismo tiempo garantiza la exactitud de los resultados. Lo logra mediante un enfoque doble:
🔹 Generación de prueba: El cómputo se transforma a un formato verificable junto con una prueba criptográfica. Esta prueba actúa como una garantía matemática de que el cálculo se realizó con precisión sin revelar los datos de entrada o los pasos específicos involucrados.
🔸 Verificación de prueba: posee una herramienta de verificación que utiliza una clave secreta para validar la exactitud de la prueba recibida. Si la verificación tiene éxito, le garantiza que el cálculo se ejecutó según lo previsto en el servidor que no es de confianza, lo que arroja un resultado confiable. Piense en la informática verificable como un sistema de cálculos auditables.
Delegas la tarea a un trabajador, pero también recibes un recibo verificable para confirmar que el trabajo se realizó correctamente. Este proceso de verificación matemática le permite confiar en los resultados sin tener que confiar ciegamente en la integridad del servidor.
💡 Beneficios de la informática verificable
La informática verificable ofrece multitud de beneficios para diversas aplicaciones:
Seguridad en la computación en la nube: permite la utilización segura de los recursos de la nube para cálculos confidenciales, garantizando la privacidad de los datos y la integridad de los resultados.
Escalabilidad y eficiencia: los cálculos complejos se pueden subcontratar a potentes servidores en la nube, lo que acelera los procesos y mejora la eficiencia.
Transparencia en sistemas distribuidos: en proyectos colaborativos donde los cálculos se distribuyen entre múltiples entidades, la informática verificable garantiza la precisión de los resultados parciales sin comprometer la confidencialidad.
Verificación de cálculos científicos: los investigadores pueden aprovechar la informática verificable para garantizar la reproducibilidad de los cálculos científicos realizados en servidores remotos.
🔆 Tipos de pruebas
La informática verificable se puede implementar utilizando dos enfoques principales:
Pruebas interactivas:
En este método, el cliente y el trabajador entablan un diálogo interactivo para verificar la exactitud de la prueba. El cliente envía desafíos al trabajador y las respuestas del trabajador se verifican matemáticamente para garantizar la validez del cálculo.
Pruebas no interactivas:
Este enfoque elimina la necesidad de interacción directa. El trabajador genera una prueba que el cliente puede verificar mediante una clave criptográfica. Las pruebas no interactivas suelen ser más eficientes, pero pueden requerir suposiciones criptográficas más sólidas.
La elección entre pruebas interactivas y no interactivas depende de factores como la complejidad del cálculo, el nivel deseado de eficiencia y los requisitos de seguridad de la aplicación.
⚡ Enclaves seguros y cifrado homomórfico
Si bien las pruebas interactivas y no interactivas constituyen el núcleo de la informática verificable, otras técnicas criptográficas pueden mejorar sus capacidades:
Enclaves seguros:
Se trata de entornos de ejecución aislados dentro de un procesador que protegen la confidencialidad y la integridad del cálculo durante su ejecución en el servidor que no es de confianza.
Cifrado homomórfico:
Esta técnica permite realizar cálculos directamente sobre datos cifrados, eliminando la necesidad de descifrar los datos antes del cálculo y mejorando la privacidad.
🚆 Cómo ayuda en la escalabilidad de Blockchain
Carga reducida de Blockchain: los cálculos complejos se pueden subcontratar a nodos verificadores, lo que reduce la carga de los nodos validadores responsables de la verificación y el consenso de las transacciones. Esto libera espacio en la cadena de bloques para funciones básicas como almacenar datos de transacciones y hacer cumplir las reglas de contratos inteligentes.
Rendimiento de transacciones mejorado: al descargar los cálculos, las cadenas de bloques pueden procesar más transacciones por segundo, lo que genera tiempos de confirmación de transacciones más rápidos y eficientes. Esto es crucial para aplicaciones del mundo real que requieren un gran volumen de transacciones.
Habilitación de contratos inteligentes complejos: la informática verificable permite que los contratos inteligentes aprovechen funcionalidades que podrían ser demasiado costosas desde el punto de vista computacional para ejecutarse directamente en la cadena de bloques. Esto abre las puertas a aplicaciones de contratos inteligentes más ricas y complejas.
🏵️ Aplicaciones informáticas verificables en criptografía
Cadenas de bloques escalables: las cadenas de bloques pueden ser lentas debido a la necesidad de que todos los nodos validen las transacciones. La computación verificable permite realizar cálculos complejos fuera de la cadena, con solo las pruebas de validez almacenadas en la cadena de bloques, lo que hace que el sistema sea más escalable.
Contratos inteligentes seguros: los contratos inteligentes son programas que se ejecutan en una cadena de bloques. La informática verificable permite la ejecución segura de contratos inteligentes complejos que involucran datos privados, sin comprometer la privacidad de esos datos.
Transacciones confidenciales: la informática verificable se puede utilizar para permitir transacciones confidenciales en cadenas de bloques, donde solo el remitente y el receptor conocen el monto de la transacción, al mismo tiempo que demuestran que la transacción es válida.
💡 Aplicación específica
La informática verificable, a menudo denominada pruebas de conocimiento cero (ZK), es una tecnología poderosa con aplicaciones tanto en contextos blockchain como sin blockchain. Permite que una computadora (el verificador) delegue el cálculo a otra computadora más potente (el probador) y verifique de manera eficiente que el cálculo se realizó correctamente. Aquí hay algunas aplicaciones notables:
Blockchain de capa 2 (L2): Las blockchains L2 utilizan pruebas ZK (específicamente SNARK) para garantizar la integridad de sus transiciones de estado. Estas pruebas permiten una verificación eficiente sin la necesidad de un cálculo completo en la cadena.
Puentes entre cadenas: los puentes entre cadenas aprovechan los SNARK para demostrar depósitos o retiros en una cadena a otra. Esto garantiza una interoperabilidad sin confianza entre diferentes cadenas de bloques.
Coprocesadores ZK: un "coprocesador ZK" utiliza SNARK para probar cálculos fuera de la cadena sobre datos dentro de la cadena. Por ejemplo, puede verificar cálculos complejos que serían demasiado costosos para calcularlos de forma nativa en un contrato inteligente.
🔬 Proyectos destacados
> Zcash
> Mío
> Starknet
> Bucle
> StarkEx
> Red ZigZag
> X inmutable
🔼 Crédito de datos
> Wikipedia
> Puerta de investigación
> ArXiv
> Forbes
> Blog de enlace de cadena
> Microsoft
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La computación verificable cambia las reglas del juego para blockchain y las criptomonedas, no solo para la computación cuántica. Esto, junto con la web verificada, abre posibilidades innovadoras. Los nuevos protocolos creados con tecnologías como pruebas de conocimiento cero (ZK) y cifrado totalmente homomórfico (FHE) son solo el comienzo.
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