Che cos'è la prova a conoscenza zero e come garantisce la privacy online? Scopri cos'è e perché è importante.
Immagina di custodire un segreto e che qualcuno voglia verificare che tu lo sappia, ma tu non vuoi rivelare quale sia in realtà il segreto. Come è possibile? Inserisci le prove a conoscenza zero (ZKP), un concetto crittografico che consente esattamente questo.
Le dimostrazioni a conoscenza zero, nonostante il loro nome dal suono complesso, offrono un’idea semplice ma potente: dimostrare la conoscenza di qualcosa senza rivelarne i dettagli.
Introdotte negli anni ’80, le prove a conoscenza zero sono diventate da allora una pietra angolare della crittografia moderna, offrendo un percorso verso interazioni digitali sicure e private in un mondo sempre più incentrato sui dati.
Comprendiamo cos'è la prova a conoscenza zero, esploriamo come funzionano e i diversi campi in cui trovano applicazione.
Sommario
Spiegazione della prova a conoscenza zero (ZKP).
Come funzionano le dimostrazioni a conoscenza zero?
Tipi di dimostrazioni a conoscenza zero
Applicazioni a prova di conoscenza zero
Vantaggi e sfide delle dimostrazioni a conoscenza zero
La strada davanti
Spiegazione della prova a conoscenza zero (ZKP).
Gli ZKP sono un metodo crittografico che consente a una parte, nota come dimostratore, di dimostrare a un'altra parte, il verificatore, di possedere una conoscenza specifica senza effettivamente rivelare tale conoscenza.
In termini più semplici, gli ZKP consentono la verifica delle informazioni senza rivelarne il contenuto effettivo. Una delle analogie più famose che illustrano le prove a conoscenza zero è lo scenario della “grotta di Ali Baba”:
Immaginiamo una situazione in cui una prover, chiamiamola Peggy, voglia dimostrare ad un verificatore, Victor, di conoscere la passphrase segreta per entrare in una grotta, senza in realtà rivelare la passphrase stessa.
Peggy porta Victor all'ingresso della grotta, entra e poi esce attraverso un percorso diverso. Quindi sfida Victor a determinare l'ingresso originale che ha utilizzato.
Se Victor riesce a trovare l'ingresso originale, Peggy rivelerà la passphrase. Tuttavia, se Victor non riesce a trovare l'ingresso originale, Peggy dimostra con successo di conoscere la passphrase senza rivelarla.
In questa analogia, la caverna rappresenta la conoscenza segreta (la passphrase), e la capacità di Peggy di entrare e uscire dalla caverna dimostra la sua conoscenza della passphrase.
È importante sottolineare che Victor non viene a conoscenza della passphrase stessa perché non può vedere quale ingresso ha utilizzato Peggy per uscire dalla grotta.
Questo esempio riflette il modo in cui le prove a conoscenza zero consentono a una parte di dimostrare la conoscenza di un segreto senza rivelare il segreto stesso.
Gli ZKP hanno ampie applicazioni in settori quali l’autenticazione, i protocolli di tutela della privacy e la tecnologia blockchain.
Come funzionano le dimostrazioni a conoscenza zero?
La prova a conoscenza zero si ottiene attraverso una serie complessa di interazioni. Al centro degli ZKP ci sono algoritmi e protocolli matematici che consentono questa interazione.
Un tipo comune di ZKP è il protocollo interattivo, in cui il dimostratore e il verificatore si impegnano in una serie di passaggi per stabilire la validità dell'affermazione.
Questi passaggi sono progettati in modo tale che il verificatore possa essere convinto della conoscenza del sperimentatore senza che quest’ultimo debba rivelare alcuna informazione specifica.
Ad esempio, considera uno scenario in cui Paperino vuole dimostrare a Joe che conosce un numero segreto.
Ciò si ottiene attraverso una serie di calcoli e scambi crittografici che consentono a Joe di verificare la correttezza di quanto affermato da Donald senza apprendere nulla sul numero segreto stesso.
Gli ZKP hanno applicazioni ad ampio raggio. Oltre ai protocolli di autenticazione e di tutela della privacy, gli ZKP vengono utilizzati anche nella tecnologia blockchain.
Ad esempio, in una rete blockchain, gli ZKP possono essere utilizzati per dimostrare la validità delle transazioni senza rivelare informazioni sensibili, come l’indirizzo del mittente o l’importo della transazione.
Tipi di dimostrazioni a conoscenza zero
Le prove a conoscenza zero (ZKP) sono disponibili in diversi tipi, ciascuno dei quali serve a scopi specifici e offre vantaggi unici.
I due tipi principali includono ZKP interattivi e non interattivi e alcuni altri, ciascuno con le proprie caratteristiche e applicazioni.
Prove interattive a conoscenza zero (ZKIP): le ZKP interattive richiedono che il dimostratore e il verificatore si impegnino in una serie di interazioni per convalidare la prova. Il verificatore presenta sfide o domande al dimostratore, che deve rispondere correttamente in base al possesso dell'informazione segreta. Un esempio è il protocollo Schnorr, utilizzato per dimostrare la conoscenza di un logaritmo discreto senza rivelarlo.
Prove di conoscenza zero non interattive (NIZK): gli ZKP non interattivi, introdotti nel 1988, eliminano la necessità di interazione utilizzando algoritmi crittografici basati su parametri prestabiliti. I sperimentatori inseriscono le loro informazioni in un algoritmo per generare una prova, che il verificatore poi controlla utilizzando un altro algoritmo. Sebbene siano più efficienti, i NIZK sono ad alta intensità di calcolo. Gli esempi includono zk-SNARK e zk-STARK.
zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge): zk-SNARK consente a un verificatore di convalidare un'affermazione senza conoscere ulteriori dettagli su di essa. Sono concisi, non interattivi e soddisfano il requisito di “solidità”, rendendo improbabile l’imbroglio. zk-SNARK sono utilizzati in progetti come zkSync e Polygon zkEVM.
zk-STARK (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge): gli zk-STARK sono simili agli zk-SNARK ma offrono scalabilità e trasparenza. Sono più veloci per le dimensioni dei testimoni più grandi e si basano su una casualità verificabile pubblicamente invece che su una configurazione affidabile. StarkNet utilizza zk-STARK per la scalabilità e la trasparenza nelle sue operazioni.
Dimostrazioni statistiche a conoscenza zero: gli ZKP statistici consentono a un dimostratore di convincere un verificatore con alta probabilità, piuttosto che con certezza. Sono utili quando non è richiesta la certezza assoluta, come in alcuni protocolli crittografici.
Argomenti di conoscenza: gli argomenti di conoscenza ZKP dimostrano che il dimostratore conosce un segreto senza rivelarlo. Il protocollo Sigma è un esempio utilizzato nelle firme digitali.
Prove a conoscenza zero non Black-Box: queste prove consentono al verificatore di ispezionare il funzionamento interno della prova per ottenere informazioni aggiuntive, garantendo la trasparenza in alcune applicazioni crittografiche.
Prove di conoscenza a conoscenza zero: queste prove non solo dimostrano la conoscenza di un segreto, ma dimostrano anche la conoscenza di come ricavarlo. Il protocollo di identificazione Schnorr, utilizzato nelle firme digitali, ne è un esempio.
Applicazioni a prova di conoscenza zero
Le prove a conoscenza zero hanno un’ampia gamma di applicazioni in vari settori e tecnologie, grazie alla loro capacità di migliorare la privacy, la sicurezza e l’efficienza nelle interazioni digitali.
Tecnologia Blockchain: una delle applicazioni più importanti degli ZKP è nella tecnologia Blockchain. Gli ZKP possono essere utilizzati per dimostrare la validità delle transazioni senza rivelare informazioni sensibili, come l’indirizzo del mittente o l’importo transato. Ciò può aiutare a migliorare la privacy e la scalabilità nelle reti blockchain. Ad esempio, gli ZKP sono impiegati in Zcash (ZEC), una criptovaluta incentrata sulla privacy. Gli ZKP consentono agli utenti di dimostrare la proprietà dei fondi senza rivelare la cronologia delle transazioni o il saldo del conto.
Verifica dell'identità: le prove a conoscenza zero possono essere utilizzate per la verifica dell'identità sicura e nel rispetto della privacy. Ad esempio, possono essere utilizzati per dimostrare che un individuo ha superato una certa età senza rivelarne l’età o la data di nascita precise. Organizzazioni come QEDIT sfruttano gli ZKP per consentire alle aziende di verificare l'integrità dei propri dati senza esporli a terzi, garantendo così la privacy dei dati.
Voto digitale: gli ZKP possono essere applicati nei sistemi di voto digitale per garantire l'integrità del processo di voto mantenendo la privacy degli elettori. Gli ZKP possono essere utilizzati per dimostrare che un voto è stato espresso correttamente senza rivelare il voto effettivo. Un esempio è il progetto “CIVITAS”, che utilizza gli ZKP per consentire il voto verificabile e anonimo alle elezioni.
Condivisione e collaborazione dei dati: gli ZKP possono consentire la condivisione e la collaborazione dei dati sicura e privata. Ad esempio, gli ZKP possono essere utilizzati per dimostrare che determinate condizioni sono soddisfatte senza rivelare i dati sottostanti, consentendo alle parti di collaborare senza compromettere le informazioni sensibili.
Autenticazione e controllo degli accessi: gli ZKP possono migliorare i meccanismi di autenticazione e controllo degli accessi. Gli ZKP possono essere utilizzati per dimostrare la proprietà di una risorsa digitale senza rivelare la risorsa stessa, migliorando la sicurezza nelle transazioni digitali. Ad esempio, gli ZKP vengono utilizzati nella rete “Sovrin” per consentire alle persone di dimostrare caratteristiche personali, come età o qualifiche, senza rivelare informazioni personali non necessarie.
Tecnologie di preservazione della privacy: gli ZKP vengono utilizzati anche in tecnologie di preservazione della privacy, come credenziali anonime e protocolli di intersezione di set privati. Queste tecnologie consentono interazioni sicure senza rivelare informazioni sensibili.
Vantaggi e sfide delle dimostrazioni a conoscenza zero
Le prove a conoscenza zero (ZKP) offrono diversi vantaggi.
Vantaggi
Privacy: uno dei principali vantaggi degli ZKP è la loro capacità di garantire la privacy consentendo a una parte di dimostrare la conoscenza di qualcosa senza rivelare le informazioni effettive. Ciò è fondamentale nelle applicazioni in cui la riservatezza dei dati è fondamentale, come la verifica dell'identità.
Sicurezza: gli ZKP migliorano la sicurezza consentendo calcoli verificabili senza esporre dati sensibili. Ciò è particolarmente importante nelle applicazioni blockchain e criptovaluta, dove le transazioni devono essere convalidate senza rivelare i dettagli della transazione.
Efficienza: gli ZKP possono ridurre significativamente il sovraccarico computazionale e di comunicazione associato alla dimostrazione della validità di una dichiarazione. Questa efficienza li rende adatti all’uso in ambienti con risorse limitate.
Trasparenza: in alcuni casi, come gli ZKP non interattivi che utilizzano casualità verificabile pubblicamente, gli ZKP possono offrire trasparenza nella generazione e nella verifica delle prove, migliorando la fiducia nel sistema.
Scalabilità: alcuni tipi di ZKP, come zk-STARK, offrono vantaggi di scalabilità, consentendo la generazione e la verifica di prove efficienti anche con grandi quantità di dati.
Sfide
Gli ZKP comportano anche alcune sfide che devono essere affrontate per un'adozione diffusa:
Complessità: l'implementazione e la comprensione degli ZKP possono essere complesse e richiedono competenze in crittografia e matematica. Questa complessità può ostacolare un’adozione e un’implementazione diffuse.
Intensità computazionale: la generazione e la verifica degli ZKP possono richiedere un'intensificazione computazionale. Ciò può portare a problemi di scalabilità, soprattutto nelle applicazioni con volumi di transazioni elevati.
Configurazione attendibile: alcuni ZKP richiedono una fase di configurazione attendibile per generare parametri pubblici. Garantire l'integrità di questa configurazione e prevenire potenziali attacchi può essere difficile.
Conoscenza del prover: gli ZKP si basano sul presupposto che il prover possieda le informazioni segrete che afferma di conoscere. Verificare questo presupposto senza rivelare il segreto può essere difficile in determinati scenari.
Interoperabilità: diversi sistemi ZKP possono avere un'interoperabilità limitata, rendendo difficile l'utilizzo degli ZKP su piattaforme e applicazioni diverse senza soluzione di continuità.
La strada davanti
Ad oggi, le prove a conoscenza zero sono emerse come una tecnologia cruciale per migliorare la privacy e la scalabilità in varie applicazioni digitali.
Le blockchain basate su ZK lanciate di recente come Polygon zkEVM, zkSync Era e StarkNet mostrano grandi promesse. Le loro potenziali applicazioni e il loro impatto stanno appena iniziando ad essere esplorati.
Sarà affascinante vedere come si evolvono queste tecnologie e quali nuove possibilità apriranno nei prossimi anni.