Cosa sono le prove di conoscenza zero? Guida completa per principianti

Cosa sono le prove di conoscenza zero

Le prove a conoscenza zero sono uno dei concetti più astratti e affascinanti della crittografia applicata oggi. Da potenzialmente applicato a colloqui sul disarmo nucleare per fornire transazioni anonime e sicure per reti blockchain pubbliche, le prove a conoscenza zero sono un profondo esempio di innovazione crittografica.

Cosa sono le prove di conoscenza zero

Background e applicazioni

Il concetto di prove a conoscenza zero è stato introdotto per la prima volta nel 1985 da Shafi Goldwasser, Charles Rackoff e Silvio Micali e in realtà è apparso in Il New York Times nel 1987. Hanno progettato la nozione di complessità della conoscenza, una metrica per la quantità di conoscenza che è necessaria per trasferire da un prover a un verificatore affinché sia ​​considerata valida.

Alla fine, sono stati in grado di dimostrare che, con una certa interazione tra un prover e un verificatore, potevano essenzialmente ridurre a zero la quantità di conoscenza che doveva essere trasmessa tra i due. Il problema che stavano risolvendo era provare che un numero lo era quadratico non residuo mod m. La loro preoccupazione principale era incentrata su fuga di informazioni, ovvero quante informazioni apprenderà un verificatore nel corso della verifica della validità di una dichiarazione.

La matematica alla base del concetto è eccezionalmente sofisticata (dichiarazione di non responsabilità: non ho idea di come funzioni la matematica, ma puoi provare) e il loro lavoro gli ha fatto vincere il Premio Godel nel 1993 per i progressi in Informatica Teorica.

Ulteriori sviluppi hanno visto la creazione di sistemi a prova di conoscenza zero per problema di colorazione del grafico e che tutto ciò che può essere dimostrato con un sistema di prova interattivo può essere dimostrato con conoscenza zero. La creazione di prove a conoscenza zero sui protocolli Internet è stata più impegnativa e ha richiesto lo sviluppo di protocolli di prova indistinguibili dai testimoni. Ora, la loro integrazione in reti decentralizzate sta spingendo ulteriormente la loro applicazione.

Alla fine sono state inventate prove a conoscenza zero non interattive e sono dove viene rimossa l’interazione tra il prover e il verificatore. Invece, una stringa di riferimento comune condivisa tra il prover e il verificatore è tutto ciò che è necessario per ottenere la conoscenza zero computazionale. Questi tipi di ipotesi matematiche e computazionali sono il motivo per cui le prove a conoscenza zero sono comunemente chiamate “magia crittografica”, che sono estremamente difficili da comprendere anche da una prospettiva astratta.

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Per quanto riguarda le criptovalute, è possibile ottenere anche prove a conoscenza zero non interattive nel file Modello Oracle casuale usando il Euristica Fiat-Shamir. Questo introdotto il concetto di zk-SNARKs, che ha costituito la base per l’anonimato all’interno della criptovaluta Zcash. Successivamente, i bulletproof sono stati introdotti dal gruppo di crittografia applicata di Stanford come brevi prove a conoscenza zero non interattive che hanno rimosso la necessità del controverso configurazione affidabile all’interno di Zcash e altri protocolli che utilizzano zk-SNARK. Infine, zk-STARKs sono stati creati all’inizio di quest’anno ed hanno anche eliminato la necessità di una configurazione affidabile.

Applicazioni

Le prove a conoscenza zero hanno un’ampia varietà di applicazioni grazie alla loro natura unica. Sono particolarmente efficaci per comunicazioni sicure, autenticazione e privacy.

L’applicazione rilevante per le criptovalute è l’anonimato nelle transazioni. Le piattaforme che utilizzano una qualche forma di prove a conoscenza zero includono ZCash, Monero, PIVX e Zerocoin. È importante sottolineare che queste criptovalute utilizzano prove a conoscenza zero per offuscare i dettagli delle transazioni su reti blockchain pubbliche. Questi dettagli includono il mittente, il destinatario e l’importo trasferito.

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L’uso di prove a conoscenza zero attraverso una rete pubblica decentralizzata in cui il valore trasferito è un progresso rivoluzionario. La capacità di rendere completamente anonime le transazioni di rete su una rete pubblica è un’impresa incredibile che non dovrebbe essere trascurata.

Un’altra importante applicazione della tecnologia è nei sistemi di autenticazione. UN prova di conoscenza a conoscenza zero può essere utilizzato per dimostrare informazioni segrete come una password senza rivelare effettivamente la password. Le prove a conoscenza zero sono in genere troppo ingombranti per essere utili con solo password, ma alla fine questo potrebbe fornire molto utile per proteggere le password degli utenti su Internet.

Le prove a conoscenza zero possono essere applicate anche nella verifica dell’identità. Per semplicità, per accedere a una struttura ad alta sicurezza è necessario un numero PIN o una carta d’identità autenticata per accedere attraverso una porta. Il componente di autenticazione della porta rappresenta un buco di sicurezza in quanto potrebbe essere potenzialmente manipolato per apprendere il PIN di accesso. Utilizzando una prova a conoscenza zero, il componente potrebbe contenere un numero n senza la sua fattorizzazione.

Agli utenti autorizzati verrà fornita la soluzione a questa particolare istanza del problema e possono dimostrare al componente di autenticazione che conoscono la soluzione senza effettivamente immettere nulla di specifico per la soluzione nel componente di autenticazione. Pertanto, la manipolazione del componente di autenticazione per trovare il PIN non funzionerà poiché in realtà non memorizza il PIN (soluzione).

Come funzionano

Una prova a conoscenza zero è dove un prover (Alice) può dimostrare di conoscere le informazioni X a un verificatore (Bob) senza comunicare a Bob altre informazioni oltre al fatto che lei sa X.

Per definizione, una prova a conoscenza zero deve soddisfare le seguenti tre proprietà:

  • Completa
  • Soundnes
  • Zero conoscenza

Completezza è l’alta probabilità probabilistica che se Alice sta dicendo la verità, Bob alla fine si convincerà che sta dicendo la verità.

Solidità è il fatto che Alice può solo convincere Bob se sta dicendo la verità.

Zero conoscenza è che Bob non impara nulla sulla conoscenza segreta di Alice (soluzione).

La complessità delle prove a conoscenza zero fa sì che vengano descritte tipicamente con esempi astratti. Ne sono disponibili diversi tra cui Ali Baba Cave, Two Balls and the Color Blind Friend e The Telecom Giant. Tutti loro fanno un ottimo lavoro nel chiarire il concetto di prove a conoscenza zero, ma concentriamoci sulla prima, la grotta di Ali Baba.

La storia proviene da un articolo intitolato “Come spiegare le prove di conoscenza zero ai tuoi figli“Di Jean-Jacques Quisquater e generalmente è il seguente:

Un esempio leggermente ottimizzato e più utile può essere utilizzato con Alice e Bob.

Alice scopre la frase segreta per aprire una porta segreta in una strana caverna. La grotta ha la forma di un anello con la porta segreta che blocca i percorsi dal collegamento alla fine. Bob vuole conoscere la parola segreta, ma Alice non gliela rivelerà.

Per risolvere la situazione, etichettano i due percorsi A e B. Alice prende un percorso mentre Bob aspetta fuori e non può vedere quale percorso sceglie. Bob entra nella grotta e grida su quale percorso vuole che Alice torni. Poiché Alice ha la frase segreta sulla porta, può tornare su entrambi i percorsi, ritornando facilmente sul percorso che Bob grida. Inoltre non ha bisogno di rivelare la frase segreta per farlo.

Se Alice non conosce la parola segreta, avrà il 50% di possibilità di tornare sul percorso desiderato. Tuttavia, nel corso di continui tentativi, le probabilità che lei sia in grado di anticipare la richiesta di Bob sarebbero negligenti.

Dato che ha la frase segreta, la sua capacità di tornare sul percorso desiderato dimostra costantemente a Bob (con altissima probabilità) che conosce la frase segreta. Per gli osservatori di terze parti, non possono vedere Alice nella grotta a causa della sua forma, quindi vedrebbero solo Alice tornare sul percorso corretto. Questo rende effettivamente l’intera interazione tra Alice e Bob anonima.

Le prove a conoscenza zero continueranno ad essere applicate ovunque siano utili mentre continuano a svilupparsi. La tecnologia sottostante può essere estremamente complessa, ma il loro potenziale di privacy, autenticità e sicurezza non può essere sopravvalutato.

L’uso di prove a conoscenza zero nelle criptovalute sta spingendo ulteriormente l’innovazione della tecnologia. Se stai cercando un’analisi più tecnica o esempi del mondo reale da una prospettiva tecnica, Matthew Green fornisce un eccellente analisi della tecnologia con alcuni fantastici esperimenti.

Conclusione

Le prove a conoscenza zero prendono giustamente il loro posto come una delle tecnologie più complicate e uniche utilizzate nelle reti blockchain. Le loro implicazioni sono lungimiranti e hanno persino attratto il ammirazione del co-fondatore di Google Sergey Brin.

L’applicazione di prove a conoscenza zero nelle criptovalute continuerà a fare da apripista nel rivelare una delle tecnologie più eccitanti e anonime oggi disponibili.

Mike Owergreen Administrator
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