¿Qué son las pruebas de conocimiento cero? Guía completa para principiantes

¿Qué son las pruebas de conocimiento cero?

Las pruebas de conocimiento cero son uno de los conceptos más abstractos y fascinantes de la criptografía aplicada actual. De potencialmente ser aplicado a conversaciones sobre desarme nuclear para proporcionar transacciones anónimas y seguras para redes públicas de blockchain, las pruebas de conocimiento cero son un ejemplo profundo de innovación criptográfica.

¿Qué son las pruebas de conocimiento cero?

Antecedentes y aplicaciones

El concepto de pruebas de conocimiento cero fue introducido por primera vez en 1985 por Shafi Goldwasser, Charles Rackoff y Silvio Micali y, de hecho, apareció en Los New York Times en 1987. Diseñaron la noción de complejidad del conocimiento, una métrica de la cantidad de conocimiento que se necesita para transferir de un probador a un verificador para que se considere válido.

Finalmente, pudieron demostrar que, con alguna interacción entre un prover y un verificador, esencialmente podían reducir a cero la cantidad de conocimiento que se necesitaba transmitir entre los dos. El problema que estaban resolviendo era probar que un número era cuadrático sin residuos mod m. Su principal preocupación se centró en fuga de información, es decir, cuánta información aprenderá un verificador durante el transcurso de la verificación de que un reclamo es válido.

Las matemáticas detrás del concepto son excepcionalmente sofisticadas (descargo de responsabilidad: no tengo idea de cómo funcionan las matemáticas, pero puedes tratar) y su trabajo les valió el Premio Godel en 1993 por los avances en informática teórica.

Otros desarrollos vieron la creación de sistemas de prueba de conocimiento cero para el problema de coloración de gráficos y que cualquier cosa que pueda probarse con un sistema de prueba interactivo puede probarse con conocimiento cero. La construcción de pruebas de conocimiento cero sobre protocolos de Internet fue más desafiante y requirió el desarrollo de protocolos de prueba indistinguibles de testigos. Ahora, su integración en redes descentralizadas está impulsando su aplicación aún más..

Las pruebas no interactivas de conocimiento cero finalmente se inventaron y es donde se elimina la interacción entre el probador y el verificador. En cambio, una cadena de referencia común compartida entre el comprobador y el verificador es todo lo que se necesita para lograr conocimiento cero computacional. Estos tipos de supuestos matemáticos y computacionales son la razón por la que las pruebas de conocimiento cero se denominan comúnmente “magia criptográfica”, que son extremadamente difíciles de entender incluso desde una perspectiva abstracta..

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En cuanto a las criptomonedas, también se podrían obtener pruebas no interactivas de conocimiento cero en el Modelo de Oracle aleatorio utilizando la Heurística de Fiat-Shamir. Esta introducido el concepto de zk-SNARKs, que ha formado la base del anonimato dentro de la criptomoneda Zcash. Posteriormente, el grupo de Criptografía Aplicada de Stanford introdujo las pruebas a prueba de balas como pruebas breves no interactivas de conocimiento cero que eliminaron la necesidad de la controvertida configuración confiable dentro de Zcash y otros protocolos que utilizan zk-SNARKs. Finalmente, zk-STARKs se crearon a principios de este año y también eliminaron la necesidad de una configuración confiable.

Aplicaciones

Las pruebas de conocimiento cero tienen una amplia variedad de aplicaciones debido a su naturaleza única. Son particularmente efectivos en comunicaciones seguras, autenticación y privacidad..

La aplicación relevante para las criptomonedas es el anonimato en las transacciones. Las plataformas que utilizan alguna forma de pruebas de conocimiento cero incluyen ZCash, Monero, PIVX y Zerocoin. Es importante destacar que estas criptomonedas utilizan pruebas de conocimiento cero para ofuscar los detalles de las transacciones en las redes públicas de blockchain. Estos detalles incluyen el remitente, el destinatario y la cantidad transferida..

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El uso de pruebas de conocimiento cero en una red pública descentralizada donde el valor transferido es un avance revolucionario. La capacidad de anonimizar completamente las transacciones de la red a través de una red pública es una hazaña increíble que no debe pasarse por alto..

Otra aplicación destacada de la tecnología son los sistemas de autenticación. UN prueba de conocimiento de conocimiento cero se puede utilizar para probar información secreta, como una contraseña, sin revelar la contraseña. Las pruebas de conocimiento cero suelen ser demasiado engorrosas para ser útiles con solo contraseñas, pero eventualmente, esto podría resultar muy útil para proteger las contraseñas de los usuarios en Internet..

Las pruebas de conocimiento cero también se pueden aplicar en la verificación de identidad. Por simplicidad, para acceder a una instalación de alta seguridad necesitaría un número PIN o una tarjeta de identidad autenticada para acceder a través de una puerta. El componente de autenticación de la puerta representa un agujero de seguridad, ya que podría manipularse para aprender el PIN de acceso. Usando una prueba de conocimiento cero, el componente podría contener un número norte sin su factorización.

A los usuarios autorizados se les daría la solución a esta instancia de problema en particular, y ellos pueden demostrarle al componente de autenticación que conocen la solución sin ingresar nada específico de la solución en el componente de autenticación. Por lo tanto, manipular el componente de autenticación para encontrar el PIN no funcionará ya que en realidad no almacena el PIN (solución).

Cómo trabajan ellos

Una prueba de conocimiento cero es donde un prover (Alice) puede demostrar que conoce la información. X a un verificador (Bob) sin comunicarle a Bob ninguna otra información que no sea el hecho de que ella sabe X.

Por definición, una prueba de conocimiento cero debe satisfacer las siguientes tres propiedades:

  • Completenes
  • Soundnes
  • Génesis de conocimiento cero

Lo completo es la alta probabilidad de que si Alice dice la verdad, Bob finalmente se convenza de que está diciendo la verdad.

Solvencia es el hecho de que Alice puede solamente convencer a Bob si está diciendo la verdad.

Génesis de conocimiento cero es que Bob no aprende cualquier cosa sobre el conocimiento secreto de Alice (solución).

La complejidad de las pruebas de conocimiento cero hace que normalmente se describan con ejemplos abstractos. Varios están disponibles, incluida la cueva de Ali Baba, Two Balls y Colour Blind Friend, y The Telecom Giant. Todos ellos hacen un trabajo sólido al dilucidar el concepto de pruebas de conocimiento cero, pero centrémonos en la primera, la cueva de Ali Baba..

La historia proviene de un artículo titulado “Cómo explicar las pruebas de conocimiento cero a sus hijos”Por Jean-Jacques Quisquater y generalmente dice lo siguiente:

Se puede utilizar un ejemplo ligeramente modificado y más útil con Alice y Bob.

Alice descubre la frase secreta para abrir una puerta secreta en una cueva extraña. La cueva tiene la forma de un anillo con la puerta secreta que impide que los caminos se conecten al final. Bob quiere saber la palabra secreta, pero Alice no se la revelará..

Para resolver la situación, etiquetan los dos caminos A y B. Alice toma un camino mientras Bob espera afuera y no puede ver qué camino elige. Bob entra en la cueva y grita por qué camino quiere que vuelva Alice. Debido a que Alice tiene la frase secreta en la puerta, puede regresar por cualquier camino, volviendo fácilmente por el camino que Bob grita. Tampoco necesita revelar la frase secreta para hacerlo..

Si Alice no conoce la palabra secreta, tendrá un 50 por ciento de posibilidades de regresar por el camino deseado. Sin embargo, en intentos continuos, las probabilidades de que ella pueda anticipar la solicitud de Bob serían negligentes..

Dado que tiene la frase secreta, su capacidad para volver por el camino deseado le demuestra constantemente a Bob (con una probabilidad extremadamente alta) que conoce la frase secreta. Para los observadores externos, no pueden ver a Alice en la cueva debido a su forma, por lo que solo verían a Alice regresar por el camino correcto. Esto efectivamente hace que toda la interacción entre Alice y Bob sea anónima..

Las pruebas de conocimiento cero continuarán aplicándose siempre que sean útiles a medida que continúen desarrollándose. La tecnología subyacente puede ser extremadamente compleja, pero no se puede subestimar su potencial de privacidad, autenticidad y seguridad..

El uso de pruebas de conocimiento cero en las criptomonedas está impulsando la innovación de la tecnología aún más. Si está buscando un desglose más técnico o ejemplos del mundo real desde una perspectiva técnica, Matthew Green ofrece una excelente análisis de la tecnología con algunos experimentos mentales geniales.

Conclusión

Las pruebas de conocimiento cero toman correctamente su lugar como una de las tecnologías más complicadas y únicas utilizadas en las redes blockchain. Sus implicaciones son progresistas e incluso han atraído a admiración del cofundador de Google, Sergey Brin.

La aplicación de pruebas de conocimiento cero en criptomonedas seguirá liderando el camino para revelar una de las tecnologías más emocionantes y anónimas disponibles en la actualidad..

Mike Owergreen Administrator
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