Contents
Sıfır bilgi kanıtı (ZKP), bir tarafın bilinenin ötesinde hiçbir şeyi açığa vurmadan belirli bir gerçeğin bilgisini kanıtlamasına olanak tanıyan bir şifreleme tekniğidir. Bu, kimlik doğrulama, veri güvenliği ve gizlilik uygulamaları için faydalı olabilir. Bu kılavuzda, ZKP'nin temellerini ve nasıl çalıştığını tartışacağız. Son yıllarda, sıfır bilgi kanıtı (ZKP) olarak bilinen kriptografi alanına artan bir ilgi vardır. Sıfır bilgi ispatı, bir tarafın (kanıtlayan) diğer tarafa (doğrulayıcı) X hakkında başka bir bilgi aktarmadan bir X değerini bildiğini kanıtlayabildiği bir yöntemdir. Sıfır bilgi ispatlarının temel özelliği, kurulum ve kanıt olmak üzere iki bölümden oluşur. Kurulum aşaması, kanıtlayıcının bir genel ve karşılık gelen özel anahtarı oluşturduğu yerdir. Kanıtlayıcı, ortak anahtarı, onu zorluklar oluşturmak için kullanan doğrulayıcıya gönderir. Bu zorluk, kanıtlayıcının bir yanıt oluşturmak için kullanması gereken bir değerdir. Doğrulayıcı, yanıtın geçerliliğini kontrol eder. Eğer doğruysa, ispat eden, X hakkında başka bir bilgi öğrenmeden X'in değerini bilir. Sıfır bilgi kanıtları, dijital imzalar, tanımlama şemaları ve güvenli çok taraflı hesaplama dahil olmak üzere kriptografide çok sayıda uygulamaya sahiptir. Sıfır bilgi kanıtları, belirli bir sayının asal olduğunu veya belirli bir grafiğin 3 renkli olduğunu kanıtlamak gibi algoritmaların doğruluğunu kanıtlamak için de kullanılabilir.
Gizliliği Korumak için Sıfır Bilgi Kanıtı
Söylediğimiz gibi, sıfır bilgi ispatı (ZKP), bir tarafın (kanıtlayanın) diğer tarafa (doğrulayıcının) X değerini bildiğini, bildiği gerçeği dışında herhangi bir bilgi aktarmadan kanıtlayabildiği bir yöntemdir. X değeri.
Örneğin, Alice'in Bob'a parolanın ne olduğunu söylemeden bir kapının gizli parolasını bildiğini kanıtlamak istediğini varsayalım. Bunu Bob'a bir dizi meydan okuma vererek yapabilir. Örneğin, şifrenin beşinci harfini veya ilk iki harfin toplamının tek mi çift mi olduğunu söylemesini isteyebilir ve şifre hakkında başka bir bilgi vermeden bunlara doğru cevap verebilir. Bu, sıfır bilgi kanıtı örneğidir.
Sıfır bilgi kanıtları, kriptografik protokoller ve gizliliği koruyan veri analizi dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılır. Bir kişinin belirli bir bilgiye sahip olduğunu, bu bilginin ne olduğunu açıklamadan kanıtlamak için kullanılabilirler. Sıfır bilgi kanıtları, bir kişinin bir şifreleme sisteminin gizli anahtarını, anahtarın kendisini ifşa etmeden bildiğini kanıtlayabilir. İki tarafın hiçbir şeyi açığa vurmadan kendi özel verileri üzerinde bir işlevi hesaplamasına izin verebilirler.
ZKP'ler gizliliği korumak için güçlü bir araçtır ve kriptografi ve veri analizinde birçok potansiyel uygulamaya sahiptir. Ancak, aynı zamanda nispeten yenidirler ve fizibiliteleri ve verimlilikleri hakkında hâlâ çok sayıda aktif araştırma vardır.
Neden Sıfır Bilgi Kanıtlarına İhtiyacımız Var?
Veri ihlallerinin giderek daha yaygın hale geldiği bir dünyada, bilgilerimizi güvende tutabilmek önemlidir. Bunu yapmanın bir yolu sıfır bilgi ispatı (ZKP) kullanmaktır.
Örneğin, arkadaşınıza belirli bir matematik probleminin cevabını bildiğinizi kanıtlamak istediğinizi varsayalım. onlara cevabı söylemeden. Sıfır bilgi kanıtını kullanarak bunu yapabilirsiniz.
İlk olarak, matematiksel bir formüle dönüştürülebilmesi için problemi kodlamanın bir yolunu bulmanız gerekir. Ardından, formülü çözecek ve arkadaşınızla paylaşabileceğiniz bir kanıt oluşturacaksınız. Arkadaşınız daha sonra, cevabın kendisinin ne olduğunu öğrenmeden cevabı bildiğinizi doğrulamak için kanıtı kullanabilir.
Sıfır bilgi kanıtlarının en iyi bilinen uygulamalarından biri kripto para birimi Zcash'tedir. Zcash, kullanıcıların kimliklerini veya işlem geçmişlerini ifşa etmeden para gönderip almalarına izin vermek için sıfır bilgi kanıtları kullanır.
Sıfır bilgi kanıtları, Ethereum (ETH) ve Bitcoin (BTC) gibi halka açık blok zincirlerinde özel işlemler oluşturmak için de kullanılabilir. Bu özel işlemlere genellikle “korumalı işlemler” veya “ZK-SNARKS işlemleri”. Korumalı işlemler, gizli bir şey satın alırken veya bir arkadaşınıza para gönderirken olduğu gibi, işleminizin ayrıntılarının herkese açık olmasını istemediğiniz durumlarda kullanışlıdır.
Nasıl Yapılır? Sıfır Bilgi Kanıtı Çalışması?
Sıfır bilgi kanıtını uygulamanın birkaç farklı yolu vardır. Yaygın bir yaklaşım, Fiat-Shamir buluşsal yöntemi olarak bilinir. Bu buluşsal yöntem, sırt çantası problemi gibi bir hesaplama problemini alır ve onu bir Boolean devresine dönüştürür. Kanıtlayıcı daha sonra doğrulayıcıya devrenin giriş kablolarına rastgele bir doğru veya yanlış değer ataması gönderir. Doğrulayıcı, devrenin çıkışının, kanıtlayıcının gönderdiği giriş değerleriyle tutarlı olup olmadığını kontrol eder. Çıktı tutarlıysa, doğrulayıcı, kanıtlayıcının bu çözüm hakkında hiçbir şey öğrenmeden hesaplama sorununun bir çözümünü bildiğine ikna olabilir.
Sıfır bilgi kanıtını uygulamaya yönelik bir başka yaygın yaklaşım, etkileşimli kanıt sistemleri olarak bilinir. Etkileşimli bir ispat sisteminde, doğrulayıcı ve doğrulayıcı sırayla birbirlerine mesaj gönderir. Doğrulayıcı ve doğrulayıcı arasında değiş tokuş edilen her mesaj az miktarda bilgi içerir, böylece bir dinleyici tüm mesajları yakalasa bile, x'in değeri hakkında hiçbir şey öğrenemezler. Bu yaklaşımın avantajı, Fiat-Shamir buluşsal yönteminden daha esnek olması ve daha geniş bir ifade yelpazesini kanıtlamak için kullanılabilmesidir.
Sıfır bilgi kanıtı, geliştirmek için kullanılabilecek güçlü bir araçtır. kriptografik protokollerin güvenliği. Örneğin, sıfır bilgi kanıtı, taklit edilmesi imkansız olan dijital imzalar oluşturmak için kullanılabilir. Ayrıca, tüm mesajları ele geçirilse bile katılımcıların kimliğinin belirlenemeyeceği anonim iletişim sistemleri oluşturmak için de kullanılabilir.
Sıfır bilgi kanıtı, hem güvenli hem de özel bir oylama sisteminin nasıl oluşturulacağını gösteren elektronik oylama sorununa önerilen birkaç çözüm için de temel oluşturur.
Sıfır bilgi kanıtı kullanan elektronik oylama sistemleri seçmenlerin, nasıl oy verdiklerini açıklamadan oylarının doğru sayıldığını doğrulamalarına izin verecekti. Bu, seçmen sahtekarlığını önlerken seçmenin mahremiyetini de korur.
ZKP Türleri
Sıfır bilgi kanıtlarının iki ana türü vardır: etkileşimli ve etkileşimsiz. Etkileşimli ZKP'ler, ispatı tamamlamak için doğrulayıcı ve doğrulayıcının bir miktar ileri geri iletişime sahip olmasını gerektirir. Buna karşılık, etkileşimli olmayan ZKP'ler, doğrulayıcıdan doğrulayıcıya giden tek bir mesajla tamamlanabilir.
- Etkileşimli sıfır bilgi kanıtları. En yaygın etkileşimli sıfır bilgi kanıtı türü, ilk olarak 1985'te Shafi Goldwasser, Silvio Micali ve Charles Rackoff tarafından tanıtılan üç hamle protokolüdür. Bu protokolde, kanıtlayıcı ve doğrulayıcı, her hareket kanıtlayıcı, doğrulayıcıya bir mesaj gönderir ve bir meydan okuma ile yanıt verir. Zorluk, kanıtlayıcının bir sonraki mesajını oluşturmak için kullanması gereken rastgele bir değerdir. Eğer kanıtlayıcı üç hamle protokolünü tamamlayabilirse, söz konusu bilgi parçasının değerini, bu bilgi hakkında başka bir bilgi aktarmadan bildiklerini kanıtlamış olur.
- Etkileşimli olmayan sıfır bilgi kanıtları. Etkileşimsiz sıfır bilgi kanıtı (NIZKP), doğrulayıcı ve doğrulayıcı arasında herhangi bir ileri geri iletişim gerektirmeyen bir ZKP türüdür. Bunun yerine, kanıtlayıcı doğrulayıcıya, doğrulayıcının, doğrulayıcının söz konusu veri parçasının değerini bildiğini doğrulaması için gerekli tüm bilgileri içeren tek bir mesaj gönderir. NIZKP'ler, kanıtlayıcı ve doğrulayıcı arasında birden fazla iletişim turu gerektirmediklerinden, genellikle etkileşimli ZKP'lerden daha verimlidir. Ancak, bir dizi ek güvenlik gereksinimlerini karşılamaları gerektiğinden, NIZKP'lerin oluşturulması daha zordur.
ZKP'lerin Zorlukları
ZKP'leri uygularken çeşitli zorluklarla karşılaşılır. Bunlar aşağıdaki gibidir:
1) Kişinin neyi kanıtlamak istediğini ve hangi bilgileri paylaşmak istediğini açıkça anlaması gerekir. Kanıtlayan ve doğrulayanın, kanıtlanmakta olan ifadenin yanı sıra kanıtın parametreleri üzerinde anlaşmaya varması gerekir.
2) Hem sağlam hem de eksiksiz bir sıfır bilgi kanıtı oluşturmak zor olabilir. Sağlamlık, ispatlanan ifade doğruysa, doğrulayıcının ispatı kabul edeceği anlamına gelir. Tamlık, kanıtlanmış ifade yanlışsa, doğrulayıcının kanıtı reddedeceği anlamına gelir.
3) Sıfır bilgi kanıtları, hem kanıtlayıcı hem de doğrulayıcı için hesaplama açısından çok yoğun olabilir. Bazı durumlarda, hem sağlam hem de eksiksiz bir sıfır bilgi kanıtı oluşturmak mümkün olmayabilir.
4) Sıfır bilgi ispatının sağlamlığı ve eksiksizliği ile ispatın boyutu arasında bir değiş tokuş vardır. Genel olarak, kanıt ne kadar büyükse, sağlam ve eksiksiz olması o kadar olasıdır. Ancak, büyük ispatlar ispatlayıcı ve doğrulayıcı için çok elverişsiz olabilir.
5) Sıfır bilgi ispatları genellikle belirli bir deyim veya deyim sınıfına özgüdür. Birden fazla ifadeyi kanıtlamak için kullanılabilecek tek bir sıfır bilgi kanıtı oluşturmak çok zor olabilir.
6) Sıfır bilgi kanıtları, yan kanal saldırılarına karşı savunmasız olabilir. Yan kanal saldırıları, ispatı oluşturmak için doğrulayıcı ve doğrulayıcının etkileşime girmesi gerektiği gerçeğinden yararlanan bir saldırı türüdür. Bu etkileşim, bir saldırı başlatmak için kullanılabilecek, kanıtlanmakta olan ifade hakkında bilgi sızdırabilir.
7) Sıfır bilgi kanıtları genellikle olasılıklıdır, yani doğrulayıcının yanlış bir şekilde hata yapma olasılığı sıfır değildir. sahte bir kanıtı kabul et. Bu olasılık keyfi olarak küçük yapılabilir, ancak asla tam olarak sıfır olamaz.
8) Bazı durumlarda, doğrulayıcıyı kandırmak için özel olarak tasarlanmış “kötü niyetli” sıfır bilgi kanıtı oluşturmak mümkün olabilir. Kötü niyetli sıfır bilgi kanıtlarını oluşturmak ve tespit etmek çok zordur. Ancak, sıfır bilgi kanıtlarının mükemmel olmadığı gerçeğinin altını çiziyorlar.
Bu zorluklara rağmen, sıfır bilgi kanıtları hem doğrulayanın hem de doğrulayanın gizliliğini koruyabilen güçlü bir araçtır. Sıfır bilgi kanıtları, dijital imzalar oluşturmak, hesaplamaların doğruluğunu doğrulamak ve iki taraf arasında güvenli bir şekilde bilgi alışverişinde bulunmak için kullanılabilir.
Sonuç
Sonunda, sıfır bilgi kanıtı (ZKP), bir tarafın diğer tarafa bir şey bildiğini başka bir bilgi aktarmadan ispat etmesini sağlayan güçlü bir araçtır. Bunun gerçek dünyada dijital imzaları kanıtlamaktan gizli verilerin gizliliğini sağlamaya kadar çok sayıda uygulaması vardır. Sıfır bilgiye dayalı sistemlerin uygulanmasıyla ilgili bazı zorluklar olsa da, genel olarak, yüksek potansiyele sahip gelecek vaat eden bir teknolojidir.
