توضیح الگوریتم اثبات عدم دانش (صفر)

در روزهایی که اطلاعات ما تحت نظارت دائمی قرار دارند و حفظ حریم خصوصی به یک مسئله مهم تبدیل شده است، الگوریتم اثبات دانش صفر (Zero Knowledge Proof) وارد عرصه بلاکچین شده است. اگر در بازار ارزهای دیجیتال فعال هستید، احتمالاً با استفاده از روش اثبات دانش صفر در بسیاری از پروژه‌ها، به خصوص در چند سال اخیر، آشنا شده‌اید. برای پیشرفت و بقای فناوری بلاکچین، درک مفهوم و کاربرد این الگوریتم بسیار ضروری است. در این مقاله، به بررسی روش اثبات بدون دانش و انواع و مثال‌های آن می‌پردازیم تا این مفهوم را بهتر درک کنید.

 الگوریتم اثبات عدم دانش صفر (Zero Knowledge Proof)

الگوریتم اثبات دانش صفر (Zero Knowledge Proof) یک تکنیک منحصربه‌فرد است که به کاربر تأییدکننده اجازه می‌دهد بدون ارائه اطلاعات دیگر، از جمله مقدار z، به کاربر تأییدکننده ثابت کند که ارزش z را می‌داند. ماهیت اصلی این مفهوم، اثبات دانش بدون آشکار ساختن آن است. چالش اصلی در این الگوریتم این است که بتوانید ارزش z را بدون آنکه z خود را اعلام کنید یا ارائه اطلاعات دیگری دهید، نشان دهید. به این ترتیب، همیشه باید تأکید شود که اثبات کننده دانش دارد، اما خود اطلاعات مهم و حساس را منتشر نمی‌کند.

ویژگی‌های لازم برای الگوریتم اثبات عدم دانش صفر

الگوریتم اثبات دانش صفر باید سه ویژگی متمایز را داشته باشد:

• کامل بودن: اگر یک عبارت واقعاً درست باشد و هر دو کاربر قوانین را به درستی رعایت کنند، تأیید کننده بدون کمک قانع می‌شود. به عبارت دیگر، اگر مورد اثبات درست باشد و طرفین قوانین را به درستی دنبال کنند، تایید کننده می‌تواند به درستی این ادعا را تأیید کند.
• صحت: در صورت نادرست بودن عبارت، تأیید کننده در هیچ سناریویی راضی نخواهد بود. این الگوریتم به صورت احتمالی بررسی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که احتمال نادرست بودن به صفر میل می‌کند. به عبارت دیگر، اگر عبارت مورد اثبات نادرست باشد، تایید کننده هیچگاه به طور قطعی ادعا را تأیید نخواهد کرد.
• دانش صفر: در هر شرایطی، تایید کننده اطلاعات بیشتری ندارد. به عبارت دیگر، تایید کننده فقط اطلاعات لازم برای تأیید صحت عبارت را دریافت می‌کند و هیچ اطلاعات اضافی را در خصوص آن عبارت به دست نمی‌آورد.

معرفی انواع الگوریتم‌های اثبات عدم دانش صفر

الگوریتم اثبات عدم دانش صفر (Zero Knowledge Proof) در حوزه ارزهای دیجیتال، روشی است که برای تایید صحت تراکنش‌ها استفاده می‌شود. در این روش، شخص تایید کننده قادر است بدون نیاز به ارسال اطلاعات حساس و محرمانه به شخص مقابل، دانش لازم برای تایید تراکنش را اثبات کند.

در اینجا، به معرفی برخی از انواع الگوریتم‌های اثبات عدم دانش صفر می‌پردازیم:

• الگوریتمِ ثابت‌کننده‌ی مشاهده (Witness Indistinguishable Proof Systems): در این الگوریتم، تایید کننده با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری و اثبات، به شخص مقابل ثابت می‌کند که دانش لازم برای تایید تراکنش را دارد. در این روش، تایید کننده قادر است اطلاعات مربوط به دانش خود را محرمانه نگه دارد و به شخص مقابل نیازی به ارائه این اطلاعات ندارد.
• الگوریتمِ معرفی‌کننده‌ی مقایسه‌پذیر (ZK-SNARKs): این الگوریتم با استفاده از ایده‌های رمزنگاری زیرمجموعه‌ای از الگوریتم‌های اثبات عدم دانش صفر است. با استفاده از ZK-SNARKs، تایید کننده می‌تواند به شخص مقابل ثابت کند که دانش لازم برای تایید تراکنش را دارد، در حالی که جزئیات دقیق از این دانش را فاش نمی‌کند.
• الگوریتمِ معرفی‌کننده‌ی موافقت‌کننده (ZK-Proof of Knowledge): این الگوریتم به شخص تایید کننده اجازه می‌دهد بدون فاش کردن دانش خود، به شخص مقابل ثابت کند که دانش مورد نیاز برای تایید تراکنش را دارد. با استفاده از این روش، تایید کننده می‌تواند از صحت و دانش خود مطمئن شود، در حالی که جزئیات آن را برای دیگران محرمانه نگه می‌دارد.

در اینجا، پروژه‌هایی را معرفی می کنیم که از دانش اثبات صفر برای تراکنش‌ها استفاده می کنند. این روش در تأیید صحت تراکنش‌ها در بسیاری از پروژه‌های ارز دیجیتال به کار می رود.

به چند نمونه معروف زیر اشاره می کنیم:

1- زدکش (Zcash): زدکش یک ارز دیجیتال است که از روش zk-SNARKs برای اثبات دانش صفر در تراکنش‌ها استفاده می کند. این روش به کاربران امکان می دهد تا بدون افشای مبالغ و آدرس‌های تراکنش، تراکنش‌های خود را انجام دهند.

2- مونرو (Monero): مونرو نیز یک ارز دیجیتال است که از روش RingCT برای اثبات صفر در تراکنش‌ها استفاده می کند. در این روش، از حلقه‌هایی از تراکنش‌ها استفاده می شود که به شخص مقابل امکان تشخیص مبالغ تراکنش‌ها وجود ندارد.

در زیر، پروژه‌های دیگری را معرفی می کنم که از دانش اثبات صفر برای تراکنش‌های خود استفاده می کنند:

3- اتریوم (Ethereum): اتریوم نیز از روش zk-SNARKs برای اثبات صفر در تراکنش‌های خود استفاده می کند. همچنین، اتریوم از روش‌های دیگری مانند zk-STARKs نیز استفاده می کند.

4- کاردانو (Cardano): کاردانو یکی دیگر از پروژه‌هایی است که از روش‌های اثبات با دانش صفر برای افزایش امنیت تراکنش‌های خود استفاده می کند. این پروژه از روش zk-SNARKs و zk-STARKs استفاده می کند. از آنجا که این روش‌ها از مصرف انرژی کمتری نسبت به روش‌های معمول استفاده می کنند، کاردانو به این ارز دیجیتال کمک می کنند تا با حداقل مصرف انرژی، بیشترین بازدهی را داشته باشد.

در حوزه‌های مختلف، الگوریتم‌های اثبات دانش صفر یا Zero-Knowledge Proofs مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زیر، چند مثال از موارد استفاده این الگوریتم‌ها آورده شده است:

1- ارزهای دیجیتال: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود تا تراکنش‌ها بدون افشای اطلاعات حساس مانند مقدار تراکنش و آدرس مبدا و مقصد انجام شود.

2- امنیت اطلاعات: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در حفاظت از اطلاعات حساس مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، از این الگوریتم‌ها برای اطمینان از اینکه یک فرد درخواستی کاربر حقیقی است و اطلاعاتش به درستی دریافت شده است، استفاده می‌شود.

 موارد دیگری از استفاده الگوریتم‌های اثبات دانش صفر :

3- شناسایی: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در فرآیند شناسایی و احراز هویت استفاده می‌شوند. برای مثال، این الگوریتم‌ها در فرآیند احراز هویت در سامانه‌های بانکی، امنیتی و سایر سیستم‌هایی که نیاز به احراز هویت دارند، به کار می‌روند.

4- حفاظت از حریم خصوصی: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر در حفاظت از حریم خصوصی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، از این الگوریتم‌ها برای حفاظت از حریم خصوصی کاربران در فضای آنلاین و مخفی کردن اطلاعات حساس مانند علایق و ترجیحات کاربران استفاده می‌شود.

5- بررسی صحت داده‌ها: الگوریتم‌های اثبات دانش صفر برای بررسی صحت داده‌ها استفاده می‌شوند.