Hiểu về vai trò của Zero-Knowledge Proofs trên Blockchain

Table of Contents

Thế giới công nghệ đã có những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây, điều này cũng dẫn đến sự gia tăng của các hoạt động gian lận. Do đó, việc đảm bảo các giao thức được bảo mật là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong quá trình giao dịch. Mặc dù công nghệ blockchain đã mang lại cho chúng ta những lợi thế công nghệ to lớn như tính minh bạch, bất biến và phi tập trung, nhưng nó vẫn thiếu các tiêu chuẩn bảo mật để duy trì tính an toàn của giao dịch. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng sự kết hợp giữa công nghệ blockchain và zero-knowledge proofs (ZKPs), nó có thể cung cấp cho người dùng một sự kết hợp mạnh mẽ giữa tính bất biến và bảo mật.

Mối liên hệ giữa mật mã học và blockchain được xem là mạnh mẽ ngay từ ban đầu. Tuy nhiên, cho đến khi ZKP được giới thiệu, sự kết hợp giữa blockchain và mật mã học mới nhận được nhiều sự chú ý hơn. Trên một nền tảng blockchain, giao dịch có thể được bảo mật hoàn toàn bằng các phương pháp mật mã. Nói cách khác, một phương thức an toàn để thực hiện các giao dịch tài chính đã được cung cấp nhờ vào sự kết hợp giữa blockchain và mật mã học. Thật vậy, việc ứng dụng ZKP đã giúp nhiều dự án blockchain vượt qua các vấn đề về khả năng mở rộng và quyền riêng tư mà nhiều blockchain layer-1 gặp phải.

Source: https://orochi.network/blog/understanding-zero-knowledge-proof-blockchain

Hai loại chính của Zero-Knowledge Proof

Zero-Knowledge Proof bao gồm hai loại cơ bản:

1. Interactive ZKPs (ZKPs tương tác)

Với loại ZKP này, các tương tác giữa prover và verifier diễn ra nhiều lần. Verifier đưa ra các thử thách, và prover phản hồi những thử thách này cho đến khi verifier bị thuyết phục. Hầu hết các nhiệm vụ cần thiết trong ZKPs tương tác thường liên quan đến các khái niệm xác suất toán học.

2. Non-interactive ZKPs (ZKPs không tương tác)

Với loại ZKP này, không yêu cầu sự tương tác giữa prover và verifier, hoặc quá trình xác minh có thể được thực hiện ở một giai đoạn sau. Trái ngược với ZKPs tương tác, ZKPs không tương tác sử dụng một cơ chế tự động để xác minh tuyên bố của prover thay vì cần con người xác minh trực tiếp. Do đó, các ZKPs này cần nhiều phần mềm và tài nguyên xử lý hơn. ZKPs không tương tác thường được sử dụng trong các ứng dụng tiền mã hóa (cryptocurrency) để cho phép người dùng thực hiện giao dịch mà không cần liên lạc trực tiếp giữa các bên.

Một ví dụ phổ biến về việc sử dụng Zero-Knowledge Proof

Một trong những ví dụ phổ biến nhất về việc sử dụng Zero-Knowledge Proof là Zcash. Đây là ứng dụng nền tảng của mật mã học zero-knowledge và là ứng dụng đầu tiên của zk-SNARKs.

zk-SNARKs là viết tắt của Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, một công nghệ tận dụng lợi thế của ZKP không tương tác. SNARK là một loại bằng chứng mật mã đặc biệt có kích thước nhỏ và dễ xác minh.

Cách hoạt động của zk-SNARKs

zk-SNARKs hoạt động bằng cách sử dụng ba thuật toán, bao gồm:

Key Generator (Trình tạo khóa): Một tham số được đặt bởi trình tạo khóa để tạo một cặp khóa. Tại đây, sau khi tạo một cặp khóa riêng tư hoặc công khai, một bên đáng tin cậy có thể loại bỏ dữ liệu riêng tư. Sau đó, sử dụng dữ liệu có sẵn, một cặp khóa mới được tạo ra. Một trong số đó sẽ được sử dụng để chứng minh, và khóa còn lại sẽ được sử dụng để xác minh.
Prover (Bên chứng minh): Prover được cung cấp một khóa chứng minh và phải xác nhận kiến thức của mình. Sau khi nhận và xác minh khóa riêng tư, prover sẽ gửi tuyên bố đi.
Verifier (Bên xác minh): Verifier nhận tuyên bố từ prover và xác minh tính xác thực của tuyên bố.

Các đặc điểm chính của zk-SNARKs

Để có thể hoạt động hiệu quả, zk-SNARKs cần duy trì bốn đặc điểm sau:

Tuyên bố là điều duy nhất mà verifier sẽ xác minh. Một thử thách cần phải ngắn gọn và chỉ mất vài mili-giây để hoàn thành.
Không tương tác: Quá trình này là không tương tác.
Bằng chứng phải tuân theo nguyên tắc soundness và sử dụng mã hóa zero-knowledge.
Không có một nhân chứng đáng tin cậy thì cả prover và verifier đều không thể tiến hành quá trình này.

Các trường hợp sử dụng Zero-Knowledge Proof trên Blockchain

Một nền tảng nhắn tin giá trị gia tăng trên Blockchain:

Mặc dù các ứng dụng nhắn tin hiện đại đã được mã hóa, nhưng công nghệ blockchain chưa được bảo mật có thể trở thành một bước tiến lớn tiếp theo trong lĩnh vực công nghệ. Với cam kết về một giải pháp vững chắc và không bị mã hóa, ZKPs và blockchain có thể kết hợp để tạo ra một nền tảng nhắn tin giá trị gia tăng, đảm bảo an toàn cho tất cả mọi người.

Hệ thống bảo mật tệp thế hệ mới:

ZKPs có thể giúp bảo vệ dữ liệu và đăng nhập với nhiều lớp bảo vệ. Kết quả là, ZKPs có thể trở thành một rào cản đáng kể đối với việc chỉnh sửa và truy xuất dữ liệu của tin tặc hoặc các tác nhân xấu khác.

Bảo vệ lưu trữ:

Với dữ liệu được lưu trữ trong các đơn vị lưu trữ, ZKPs cung cấp một giao thức bảo mật. Các kênh truy cập được trang bị các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, tạo ra một môi trường cực kỳ an toàn và liền mạch.

Giao dịch blockchain riêng tư:

Các giao dịch blockchain riêng tư là một trong những mối quan tâm lớn nhất do nhiều lỗ hổng trong các giao thức hiện có. ZKP có thể được tích hợp hiệu quả với các giao dịch blockchain riêng tư để tạo ra một hệ thống vững chắc chống lại tin tặc.

Bảo mật dữ liệu:

Các ngân hàng và bệnh viện là những tổ chức phải bảo vệ dữ liệu nhạy cảm khỏi sự truy cập trái phép. Việc kết hợp ZKPs với blockchain có thể ngăn chặn việc truy cập dữ liệu.

Ưu điểm và Nhược điểm của Zero-Knowledge Proof

So với một số kỹ thuật mật mã khác, ZKPs có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Ưu điểm	Nhược điểm
ZKPs sử dụng các thuật toán toán học đơn giản, không yêu cầu chuyên môn về phần mềm, nhưng vẫn cung cấp các giải pháp tốt hơn có ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta.	ZKPs chỉ có thể xác minh dữ liệu số do sự phụ thuộc vào các thuật toán toán học. Để xác minh dữ liệu phân loại, cần phải chuyển đổi dữ liệu đó sang định dạng số.
Bảo vệ hiệu quả thông tin cá nhân và bí mật với tính bảo mật cao. Người dùng có thể sử dụng nó dễ dàng mà không cần phải học mã hóa hoặc phân tích dữ liệu.	Cần thực hiện hơn 2000 phép tính để có thể đạt được xác suất tin cậy có ý nghĩa thống kê. Để hoàn thành mỗi giao dịch, ZKPs cần nhiều tài nguyên hơn so với các kỹ thuật mật mã khác.
ZKPs là một giải pháp hiện đại có thể thay thế các phương thức xác thực lỗi thời và kém tin cậy, giúp đẩy nhanh quá trình giao dịch trên blockchain và mang lại giá trị cho khách hàng.	Trong quá trình giao dịch, nếu bất kỳ phần dữ liệu nào bị mất hoặc bị xóa, quy trình xác thực phải được thực hiện lại từ đầu.
Đặc điểm được đánh giá cao nhất của ZKPs là bảo vệ quyền riêng tư của người dùng. Nó không yêu cầu chia sẻ dữ liệu nhạy cảm, mang lại quyền riêng tư tối ưu.	Mặc dù nhiều nhà phát triển cho rằng ZKPs có độ bảo mật cao, nhưng chúng vẫn có thể bị tấn công bảo mật.

Ứng dụng của Zero-Knowledge Proof

ZKPs cũng được sử dụng trong các giao dịch riêng tư để che giấu dữ liệu tài chính, thông tin người gửi và người nhận, ngoài ra còn được áp dụng trên một số blockchain như Zcash.

Các mạng lưới Oracle phi tập trung cung cấp dữ liệu off-chain cho smart contracts có thể sử dụng ZKPs để xác minh một số chi tiết về dữ liệu off-chain mà không thực sự tiết lộ dữ liệu on-chain.

Một ví dụ khác về ứng dụng của ZKPs trên blockchain là DECO, một hệ thống oracle kiểm soát quyền riêng tư chạy trên mạng Chainlink. DECO mở rộng các giao thức truyền dữ liệu cơ bản nhất như HTTPS/TLS để đảm bảo rằng dữ liệu vẫn được giữ kín và không thể bị xâm phạm. DECO sử dụng phiên bản TLS mới nhất, không yêu cầu phần cứng chuyên dụng và có thể hoạt động tương thích ngược mà không cần bất kỳ sửa đổi nào từ phía máy chủ.

Do đó, các nút oracle Chainlink được kích hoạt bởi DECO có thể xác minh tính xác thực của dữ liệu lấy từ các máy chủ đáng tin cậy mà không tiết lộ thông tin on-chain. Các tổ chức tài chính và ngân hàng có thể cung cấp các khoản vay không cần thế chấp hoàn toàn sau khi người vay đã chứng minh được độ tin cậy tín dụng của họ nhờ vào các smart contracts tương tự như DECO.

Không cần tiết lộ thông tin cá nhân hoặc bảo mật, người vay có thể tạo ra các chứng chỉ dựa trên hồ sơ từ các nguồn đáng tin cậy.

Các giao thức Decentralized Identity như CanDID, được hỗ trợ bởi ZKP, cho phép người dùng lấy dữ liệu và thông tin xác thực của họ trên nền tảng mà không cần dựa vào bên thứ ba. Các chứng chỉ này được xác thực bởi các tổ chức phát hành, những người có thể liên kết dứt khoát các yêu cầu của người dùng với các thông tin như quốc tịch, việc làm và trình độ học vấn.

DECO hỗ trợ các tổ chức truyền thống và nhà cung cấp dữ liệu theo cách bảo mật bằng cách cung cấp một cơ chế để kiếm tiền từ các tập dữ liệu bí mật và độc quyền. Các nhà cung cấp dịch vụ này có thể sử dụng xác nhận từ ZKPs để xác minh sự thật về dữ liệu sẽ được công bố thay vì tải lên toàn bộ dữ liệu on-chain.

Nhờ vào việc không làm rò rỉ dữ liệu, điều này mở ra một thị trường mới cho các nhà cung cấp dữ liệu để kiếm tiền và tăng doanh thu từ các tập dữ liệu của họ.

Kết luận

Chắc chắn có thể kết luận rằng ZKPs là một kỹ thuật cực kỳ an toàn để xác thực dữ liệu cần thiết cho các giao dịch tiền mã hóa và danh tính người dùng, đồng thời vẫn bảo vệ dữ liệu riêng tư.

Trái ngược với các phương pháp mật mã khác, ZKPs sử dụng các thuật toán đơn giản và không yêu cầu sự giao tiếp giữa các bên tham gia giao dịch.

Khi ZKPs ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào tiềm năng của chúng, các nhà phát triển blockchain ngày càng nhận thức rõ hơn về khả năng tăng cường độ tin cậy và tính bảo mật trong cộng đồng mật mã học.

Trong tương lai, chúng ta có thể chứng kiến việc áp dụng rộng rãi ZKPs, và nó có thể trở thành một trong những kỹ thuật mật mã quan trọng nhất trong thế giới blockchain.

Ghi chú phụ: Các nội dung trên trong chương trình ZK Advocacy được hỗ trợ bởi Mina Protocol and ZKP labs. Để biết thêm về chương trình, mời bạn tại đây, (link: https://zkplabs.network/blog/Announcing-the-ZKP-Advocacy-Program-Powered-by-Mina-Foundation-Your-Path%20to-Zero-Knowledge-Mastery)

About ZKP Labs

ZKP Labs is a non-profit organization that focuses on building a vibrant and supportive community in Southeast Asia dedicated to the advancement of Zero-Knowledge Proof (ZKP) technology. Through events, workshops, and training programs, we strive to create an environment that fosters collaboration, knowledge-sharing, and growth, empowering community members to contribute to the development and adoption of ZKP.

Blog