Zero-knowledge Proof (ZKP) là gì? Chi tiết về công nghệ ZKP

Zero-knowledge Proof là gì? Công nghệ này có đặc điểm gì? Phương thức hoạt động ra sao? Ưu điểm thuật ngữ trong crypto và hạn chế của công nghệ này là gì? Liệu rằng bạn có nên sử dụng hay không? Tất tần tật các thắc mắc về công nghệ ZKP sẽ được BHO Network giải đáp ngay dưới bài viết này. Hãy cùng theo dõi nhé!

1. Zero-knowledge Proof (ZKP) là gì?

Zero-knowledge Proof (ZKP) là một công nghệ mật mã học. ZKP hoạt động dựa trên phương pháp là một bên Prover (người chứng minh) chứng minh với bên Verifier (người xác minh) rằng thông tin mà mình cung cấp là đúng mà không cần phải tiết lộ bất kỳ các thông tin nào ngoài đời thực.

Để có thể hiểu rõ hơn, hãy theo dõi ví dụ sau: Bên A muốn thực hiện một giao dịch với bên B và yêu cầu bên B phải xuất trình CMND để đảm bảo thông tin. Bên B không muốn đưa ra CMND thực tế cho bên A, nhưng bên B vẫn có thể chứng minh thông tin mình cung cấp là đúng.

Công nghệ Zero-knowledge Proof được tạo ra nhằm thực hiện nhiệm vụ chứng minh trên.

2. Một số đặc điểm của Zero-knowledge Proof

Zero-knowledge Proof có một số đặc điểm cơ bản để phân biệt với các công nghệ khác. Dưới đây là ba đặc điểm cơ bản của công nghệ ZKP:

• Tính đầy đủ: Khi cung cấp đầy đủ các thông tin, minh chứng để chứng minh tuyên bố là đúng, người xác minh sẽ bị thuyết phục.
• Tính hợp lý: Nếu các thông tin, minh chứng đưa ra không hợp lý, người xác minh sẽ biết rằng tuyên bố đó là sai. Rất khó để bạn có thể gian lận được, trừ một số xác suất nhỏ.
• Zero-knowledge: Người xác minh sẽ không có thêm bất kỳ thông tin nào ngoài tuyên bố hiện tại và tính xác thực của tuyên bố ấy. Tất cả các thông tin khác sẽ bị ẩn đi.

Ở dạng cơ bản, ZKP được tạo thành từ ba yếu tố: nhân chứng , thách thức và phản hồi .

• Nhân chứng: Với Zero-knowledge Proof, nguời chứng minh muốn chứng minh kiến ​​​​thức về một số thông tin ẩn. Thông tin bí mật là “nhân chứng” cho bằng chứng, và giả định của người chứng minh về nhân chứng thiết lập một loạt câu hỏi mà chỉ một bên có kiến ​​thức về thông tin mới có thể trả lời được. Do đó, người chứng minh bắt đầu quá trình chứng minh bằng cách chọn ngẫu nhiên một câu hỏi, tính toán câu trả lời và gửi nó cho người xác minh.

• Thách thức : Người xác minh chọn ngẫu nhiên một câu hỏi khác từ tập hợp và yêu cầu người xác minh trả lời câu hỏi đó.

• **Phản hồi ** Người kể tiếp nhận câu hỏi, tính toán câu trả lời và trả lại cho người xác minh. Câu trả lời của người chứng minh cho phép người xác minh kiểm tra xem người trước có thực sự tiếp cận được nhân chứng hay không. Để đảm bảo người xác minh không đoán mù quáng và tình cờ nhận được câu trả lời đúng, người xác minh chọn thêm câu hỏi để hỏi. Bằng cách lặp lại sự tương tác này nhiều lần, khả năng người chứng minh giả mạo biết về nhân chứng giảm đáng kể cho đến khi người xác minh hài lòng.

3. Phương thức hoạt động của Zero-knowledge Proof

Để có thể hiểu rõ về phương thức hoạt động của Zero-knowledge Proof, bạn hãy theo dõi một ví dụ “Hang động Alibaba”.

Bạn hãy tưởng tượng, Alice và Bob đang đứng trước một hang động có hai lối đi dẫn đến hai con đường riêng biệt (con đường A và con đường B). Trong hang động này sẽ có một cánh cửa nối liền hai lối đi và chỉ có thể mở bằng một mật mã bí mật. Hiện nay, Alice đang sở hữu mật mã đó, Bob đang muốn mua lại mật mã của Alice.

Trước hết Bob cần Alice chứng minh rằng mình đang thực sự sở hữu mật mã đó. Vậy làm cách nào để Alice có thể chứng minh mà không cần tiết lộ nội dung trong mật mã?

Đầu tiên Bob sẽ yêu cầu Alice đi vào hang động bằng một trong hai con đường A và B một cách ngẫu nhiên. Khi đến cánh cửa nối, Bob sẽ yêu cầu Alice phải đi ra bằng lối ra nào. Có hai trường hợp xảy ra:

• Thứ nhất Alice có thể dễ dàng đi qua mà không cần phải mở cánh cửa nối liền hai đường.
• Thứ hai Alice có thể đi qua con đường mà Bob yêu cầu vì Alice biết được mật mã cánh cửa nối hai con đường.

Để đảm bảo rằng không xảy ra trường hợp một, Bob sẽ phải bắt buộc lặp đi lặp lại các kiểm tra của mình đến số lần nhất định để khẳng định rằng Alice chắc chắn có giữ mật mã. Về phần Alice cũng không cần phải chia sẻ nội dung trong mật mã.

Như vậy, cách thức hoạt động của ZKP cũng tương tự như trên. Bên chứng minh sẽ cung cấp cho bên xác nhận các thông tin mình đưa ra là đúng mà không cần phải tiết lộ thêm bất kì các thông tin nào khác ngoài tuyên bố.

Xem ngay: Mining Pool là gì? Cách hoạt động của Mining Pool

4. Ưu điểm và hạn chế của Zero-knowledge Proof

Zero-knowledge Proof là một công nghệ đầy tiềm năng khai thác. Tuy nhiên bất cứ vấn đề nào cũng có hai mặt. Thông tin dưới đây sẽ đem đến cho bạn một số ưu điểm và hạn chế của ZKP:

4.1. Ưu điểm

Zero-knowledge Proof có những công nghệ mới thu hút người dùng. Dưới đây là một số ưu điểm đặc biệt của ZKP:

• Quyền riêng tư và bảo mật: Đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật cho người dùng khi chỉ thực hiện nhiệm vụ xác nhận tính đầy đủ và hợp lý của tuyên bố mà không cung cấp thêm thông tin khác. Vì thế, ZKP ngoài việc dùng trong layer 2 để mở rộng còn được dùng trong các ứng dụng về riêng tư và bảo mật như: Monero, Zcash,...
• Khả năng mở rộng cho Blockchain: StarkNET, Loopring, Zksync là các ví dụ tiêu biểu cho việc sử dụng Zero-knowledge Proof để tăng thông lượng và tăng khả năng mở rộng cho các Blockchain Layer 1.

4.2. Hạn chế

Song song với các ưu điểm đã nêu trên Zero-knowledge Proof vẫn còn tồn tại một số hạn chế sau:

Yêu cầu một lượng lớn tính toán

• Các giao thức ZKP được tạo thành từ một lượng lớn các thuật toán phức tạp. Điều đó đòi hỏi một lượng lớn tính toán để vận hành và tính toán. Chính vì vấn đề này sẽ gây ra không ít khó khăn cho các máy tính phổ thông có thể tham gia vào quá trình xác thực.

Không thân thiện với các nhà phát triển

• Một điểm trừ của công nghệ này là không thân thiện với người dùng. Layer 2 là một trong các ứng dụng của Zero-knowledge Proof để cải thiện khả năng mở rộng Blockchain.

• Nhưng hiện nay các ứng dụng của Zk Rollup chỉ giới hạn trong các khoản thanh đơn giản, bên cạnh đó Zk Rollup chưa hỗ trợ khả năng tổng hợp. Điều này gây ra nhiều hạn chế với người dùng công nghệ này.

5. Phân loại loại Zero-knowledge Proof

5.1 ZK-SNARK

ZK-SNARK là viết tắt của Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge . Giao thức ZK-SNARK có các đặc điểm sau:

• Không có kiến ​​thức: Người xác minh có thể xác thực tính toàn vẹn của một câu lệnh mà không cần biết bất cứ điều gì khác về câu lệnh đó. Kiến thức duy nhất mà người xác minh có về tuyên bố là liệu nó đúng hay sai.

• Ngắn gọn: Bằng chứng không có kiến ​​thức nhỏ hơn bằng chứng và có thể được xác minh nhanh chóng.

• Không tương tác: Bằng chứng là 'không tương tác' vì người chứng minh và người xác minh chỉ tương tác một lần, không giống như bằng chứng tương tác yêu cầu nhiều vòng giao tiếp.

• Lập luận: Bằng chứng đáp ứng yêu cầu về 'tính hợp lý', vì vậy việc gian lận là cực kỳ khó xảy ra.

• (Of) Knowledge: Không thể xây dựng bằng chứng không có kiến ​​thức nếu không có quyền truy cập vào thông tin bí mật (nhân chứng). Rất khó, nếu không muốn nói là không thể, đối với một người chứng minh không có nhân chứng để tính toán một bằng chứng không có kiến ​​​​thức hợp lệ.

Thiết lập đáng tin cậy yêu cầu người dùng tin tưởng những người tham gia tạo tham số. Tuy nhiên, sự phát triển của ZK-STARK đã cho phép chứng minh các giao thức hoạt động với thiết lập không đáng tin cậy.

5.2 ZK-STARK

ZK-STARK là từ viết tắt của Đối số tri thức minh bạch có thể mở rộng không kiến ​​thức . ZK-STARK tương tự như ZK-SNARK, ngoại trừ:

• Có thể mở rộng: ZK-STARK nhanh hơn ZK-SNARK trong việc tạo và xác minh bằng chứng khi quy mô của nhân chứng lớn hơn. Với bằng chứng STARK, thời gian của người chứng minh và người xác minh chỉ tăng nhẹ khi nhân chứng tăng lên (thời gian người chứng minh và người xác minh SNARK tăng tuyến tính với quy mô nhân chứng).

• Minh bạch: ZK-STARK dựa vào tính ngẫu nhiên có thể kiểm chứng công khai để tạo các tham số công khai nhằm chứng minh và xác minh thay vì thiết lập đáng tin cậy. Do đó, chúng minh bạch hơn so với ZK-SNARK.

ZK-STARK tạo ra bằng chứng lớn hơn ZK-SNARK, nghĩa là chúng thường có chi phí xác minh cao hơn. Tuy nhiên, có những trường hợp (chẳng hạn như chứng minh tập dữ liệu lớn) trong đó ZK-STARK có thể tiết kiệm chi phí hơn ZK-SNARK.

6. Những ứng dụng phổ biến của Zero-knowledge Proof

Công nghệ Zero-knowledge Proof tạo ra mang đến nhiều tiện ích cho người dùng, đảm bảo quyền riêng tư và tính bảo mật. Vì thế Zero-knowledge Proof được ứng dụng vào nhiều vấn đề khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của ZKP:

Ứng dụng nhắn tin bảo mật

• So với các ứng dụng truyền thống, khi nhắn tin bạn phải cần sự xác nhận danh tính thì đối với ZKP bạn không cần phải thực hiện điều này. ZKP sử dụng công nghệ để mã hóa dữ liệu end-to-end cho phép tin nhắn gửi đi một cách riêng tư.

• Bên cạnh đó, Zero-knowledge Proof còn giúp cá nhân xác minh danh tính của mình mà không cần phải cung cấp một thông tin thực tế nào.

Ứng dụng trong Blockchain

• Công nghệ ZKP hứa hẹn sẽ là một trong các công nghệ hàng đầu trong giải pháp giúp mở rộng Blockchain. Các giải pháp Zk Rollup giúp quá trình xác minh - xác nhận các giao dịch một cách nhanh chóng. Điều này có ích cho việc Ethereum và layer 1 mở rộng một cách mạnh mẽ.

Ứng dụng trong xác minh

• ZKP sẽ hạn chế bất kỳ sự truy cập nào nếu đó không phải là tác giả.

Ứng dụng trong tài liệu

• Công nghệ giúp truyền tải thông tin một cách bảo mật cao. Đảm bảo quyền riêng tư và tính bảo mật cho người dùng.

Ứng dụng trong chia sẻ dữ liệu

• Zero-knowledge Proof cho phép truyền tải dữ liệu trên chuỗi mà không cần phải thông qua bên thứ ba.

Ứng dụng trong bảo mật thông tin nhạy cảm

• ZKP tăng cường khả năng bảo mật các thông tin nhạy cảm như các sao kê ngân hàng hoặc Credit Card,...

Ứng dụng trong bảo vệ lưu trữ

• Đây là một trong các công nghệ đáng lựa chọn trong việc bảo vệ lưu trữ khỏi các Hacker.

Ứng dụng trong file điều khiển hệ thống

• ZKP có thể thực hiện bảo vệ các file hệ thống. Với mỗi file, người dùng và người đăng nhập tạo ra các lớp bảo vệ cho các file.

7. Thông tin về ZKP trong Blockchain

Zero-knowledge Proof là một công nghệ hữu ích cho người dùng. Với ZKP sẽ đem đến cho bạn các trải nghiệm thú vị về công nghệ bảo mật và ẩn danh. Thông tin dưới đây sẽ đem lại cho bạn cái nhìn cụ thể hơn về thị trường hiện nay:

7.1. Tình trạng thị trường

Zk Rollup tuy còn mới mẻ nhưng cũng đã tạo được tiếng vang trên thị trường. Hệ sinh thái Zk Rollup bao gồm nhiều ứng dụng, ví và các cơ sở hạ tầng khác chủ yếu tập trung vào Ethereum và Blockchain layer 1.

Các chỉ số hiện nay cho thấy được sự quan tâm của người dùng và nhà phát triển đối với công nghệ này. StarkWare’s StarkEx đã có TVL hơn 1,2 tỷ USD với hơn 75 triệu giao dịch được thực hiện.

7.2. Lực kéo thị trường mạnh mẽ của StarkWare

StarkWare tạo ra một lực kéo thị trường mạnh mẽ. Giao thức đã thực hiện khối lượng giao dịch gần 9,5 tỷ USD vào thời điểm đỉnh cao, vượt qua khối lượng giao dịch trao đổi giao ngay của Coinbase trong một thời gian ngắn.

Xem ngay: IGO là gì? Tổng quan kiến thức về dự án IGO

8. Những Blockchain ứng dụng công nghệ Zero-knowledge Proof

Công nghệ Zero-knowledge Proof được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều Blockchain đem đến nhiều tiện ích cho người dùng và nhà phát triển. Dưới đây là một số những Blockchain phổ biến ứng dụng:

8.1. StarkWare

StarkWare được thành lập vào năm 2018 bởi nhà khoa học đi đầu trong lĩnh vực tính toán Zk. Công nghệ này được xây dựng dựa trên Zk-STARKs. Các sản phẩm của StarkWare sử dụng nền tảng Turing và ngôn ngữ lập trình để tạo ra bản thử nghiệm có tên là Cairo.

StarkWare mang đến giải pháp Validium với khách hàng (StarkEx). Đây là một trong những giải pháp quy mô đầu tiên của Zero-knowledge Proof cho thấy sự phù hợp của thị trường sản phẩm với các giao thức khác. Dapp DeFi và NFT đều đã tận dụng giải pháp này để mang đến trải nghiệm tiện ích hơn cho người dùng.

Điểm mạnh rõ nhất của StarkWare là chứng minh được giải pháp mở rộng quy mô của mình Chính vì thế mà số vốn đầu tư tăng dần qua các năm.

8.2. Matters Labs

Matters Labs được thành lập năm 2019 bởi Alex Gluchowski và Alex Vlasov là những người đều có chuyên môn sâu về nghiên cứu và phát triển Ethereum và ZK.

8.3. Secret Network

Secret Network thực hiện các tính toán trong TEE (Trusted Execution Environments) để nâng cấp tính bảo mật và riêng tư. Đây là Smart Contract ẩn danh đầu tiên khởi chạy Mainnet.

TEE thực chất là một phần cơ bản của máy tính có thể chạy tính toán và lưu trữ dữ liệu mà ngay cả chủ sở hữu cũng không thể truy cập được. Điều này đảm bảo Node vẫn truy cập các phép tính trong khi cả đầu vào và đầu ra đang trong trạng thái được mã hóa hoàn toàn.

Hiện nay, Secret NetWork đang sở hữu nhiều sector khác nhau như: Lending Protocol, NFT Marketplace, Liquid Staking Protocol,...

8.4. Immutable X

Immutable X là một Validium cho NFT trên Ethereum, được xây dựng trên StarkEx. Thực hiện các giao dịch NFT và các hoạt động liên quan đến NFT là ứng dụng chủ yếu của Immutable X.

Mặc dù đây là NFT Protocol nổi bật của công nghệ Zk Rollup nhưng vẫn cần cải thiện rất nhiều chỗ vì khối lượng giao dịch còn tương đối thấp.

8.5. dYdX

Đây là một Trading Platform được xây dựng trên StarkEx. Nền tảng hỗ trợ nhiều loại sản phẩm như: Spot Trading, Margin, Perpetuals.

dYdX hiện đang chiếm giữ TVL $960M và lượng giao dịch hàng ngày quanh mức $500M. Đây chính là một trong các sàn giao dịch phái sinh hàng đầu hiện nay.

8.6. Polygon

Polygon cũng là một nhân tố quan trọng khác của Rollup. Hiện nay Polygon đã ra mắt Nightfall, một Rollup tập trung vào quyền riêng tư hợp tác với EY. Polygon về cơ bản đã triển khai ba Rollup để phục vụ cho các mục đích sau:

• Polygon Hermez (Zk Rollup)
• Polygon Nightfall (Zk Rollup vào quyền riêng tư)
• Polygon Miden (dựa trên STARK, EVM Rollup)

8.7. Mina Protocol

Mina Protocol (trước đây được biết đến là Coda Protocol). Evan Shapiro và Isaac Meckler là hai nhà khoa học đã thành lập nên Mina Protocol. Vào tháng 3 năm 2021, Mina Protocol chính thức Mainnet sau gần ba năm phát triển.

Đây cũng là dự án nhận được nhiều đầu tư như: Multicoin Capital, Polychain Capital,.... Mina Protocol được thiết kế hướng đến kích thước không đổi là 22kb để trở thành Blockchain nhẹ nhất thế giới.

8.8. Dusk Network

Đây là một Privacy Blockchain dành cho ứng dụng tài chính. ZKP là công nghệ được sử dụng để làm cơ sở cho các Smart Contract.

Mục tiêu hướng đến của Dusk Network là trở thành layer 1 đầu tiên hỗ trợ Smart Contract ZKP. Các nhà đầu tư tài chính có thể an tâm bởi tính bảo mật cao thông qua việc sử dụng công nghệ ZKP PLONK Proof để xác nhận và xác minh giao dịch.

Những bài viết cùng chủ đề:

• White Paper là gì? Chi tiết kiến thức cần biết về sách trắng
• SegWit là gì? Thông tin của Segwit trong Blockchain

Trên đây là các thông tin chi tiết về Zero-knowledge Proof là gì? Công nghệ này sẽ mang đến nhiều ứng dụng hữu ích cho người dùng và nhà phát triển. Nếu bạn có đang thắc mắc, đừng ngần ngại hãy truy cập ngay vào trang web của BHO Network để có thêm nhiều thông tin hữu ích nhé!