Tăng cường quyền riêng tư của Blockchain: Vai trò của bằng chứng không có kiến thức trong giao dịch an toàn

Giới thiệu

Là một nhà phát triển dày dạn kinh nghiệm với nhiều năm về công nghệ blockchain, tôi nhận thấy sự phát triển của các giải pháp tập trung vào quyền riêng tư như Zcash thực sự hấp dẫn. Đã từng làm việc với các hệ thống minh bạch truyền thống như Bitcoin, thật thú vị khi thấy Zcash thu hẹp khoảng cách giữa quyền riêng tư và tính minh bạch thông qua cách tiếp cận độc đáo của nó.

Trong thời đại dữ liệu dồi dào ngày nay, thông tin đã mang lại giá trị cho dầu thô. Với lượng dữ liệu dồi dào này, khả năng là vô tận. Tuy nhiên, thực tế tập trung vào dữ liệu này mang theo những trách nhiệm đáng kể, đặc biệt khi nói đến việc bảo vệ thông tin riêng tư và nhạy cảm. Công nghệ chuỗi khối là một công cụ mạnh mẽ nhấn mạnh tính cởi mở hơn là tính bảo mật. Mặc dù tính minh bạch thúc đẩy niềm tin trong một môi trường phi tập trung, nhưng nó có thể vô tình tiết lộ các chi tiết nhạy cảm, điều này có thể không phải lúc nào cũng phù hợp, đặc biệt là trong bối cảnh liên quan đến giao dịch bí mật hoặc dữ liệu cá nhân.

Các nhà phát triển đã trình bày một số phương pháp để giải quyết những hạn chế này, bao gồm các công nghệ ưu tiên quyền riêng tư của người dùng như Zero-Knowledge Proofs (ZKP), zk-SNARK, các loại tiền kỹ thuật số tập trung vào tính ẩn danh như Monero và Zcash cũng như các kỹ thuật mã hóa phức tạp như mã hóa đồng cấu (HE). ).

Những công nghệ này duy trì sự cân bằng giữa tính minh bạch và bảo mật của người dùng.

Trong bài đăng này, chúng ta hãy đi sâu vào hoạt động của các công nghệ tập trung vào quyền riêng tư này và các trường hợp sử dụng của chúng trong quá trình đổi mới blockchain.

Vì vậy, hãy bắt đầu!

Người ta thường tin rằng Blockchain là sự lựa chọn an toàn và minh bạch nhất trong lĩnh vực công nghệ, nhưng nó có một số hạn chế. Ví dụ: lấy Bitcoin – một loại tiền tệ blockchain công khai nơi địa chỉ của bạn là bút danh. Tuy nhiên, thợ mỏ có khả năng xem dữ liệu trên blockchain trước khi ghi dữ liệu chính thức. Điều này nghe có vẻ đáng báo động vì nó có nghĩa là họ có thể truy cập thông tin nhạy cảm trước khi người khác truy cập.

Để ngăn chặn những tình huống tương tự, chúng tôi chọn các giải pháp tập trung vào quyền riêng tư như Bằng chứng không kiến thức (ZKP). Hãy cùng khám phá cách chúng hoạt động!

Bằng chứng không có kiến thức và zk-SNARK

Bằng chứng không có kiến thức là gì?

Bằng chứng không có kiến thức về cơ bản là một phương pháp hoặc kỹ thuật trong mật mã trong đó Nhà cung cấp nhằm mục đích thuyết phục Người xác minh rằng một tuyên bố cụ thể là chính xác, đồng thời giữ bí mật các chi tiết và dữ liệu khác. Khía cạnh quan trọng ở đây là Prover chỉ tiết lộ liệu tuyên bố đó có đúng hay không mà không chia sẻ bất kỳ thông tin bổ sung nào về cách họ đi đến kết luận này.

Hãy hiểu điều này một cách trực quan hơn bằng cách lấy một ví dụ thực tế:

Giả sử bạn có một người bạn tên Carl bị mù màu và bạn có hai quả bóng có màu khác nhau – một màu đỏ và một màu xanh lá cây. Bạn muốn giúp Carl xác định những quả bóng này mà không tiết lộ màu sắc của chúng một cách rõ ràng. Một cách để đạt được điều này có thể là sử dụng tín hiệu xúc giác:

Trong trường hợp này, bạn đóng vai trò là người đề xuất, trong khi Carl đóng vai trò là người xác minh. Bạn yêu cầu Carl đặt cả hai quả bóng ở phía sau, cho phép anh ta chọn ngẫu nhiên một quả bóng và hỏi xem các quả bóng đó đã được trao đổi chưa (hoán đổi chỗ). Quá trình này có thể được lặp đi lặp lại. Với khả năng 50%, quy trình này cuối cùng sẽ thuyết phục được Carl (“sự hoàn chỉnh”) rằng các quả bóng thực sự có màu sắc khác nhau.

Vì tiêu đề ngụ ý rằng yêu cầu của bạn đã được xác minh nên rõ ràng là bạn của bạn chưa tìm ra quả bóng nào màu xanh và quả bóng nào màu đỏ. Nói cách khác, anh ấy chưa học được cách phân biệt giữa chúng. Do đó, thông tin này cũng có thể được chia sẻ với bên thứ ba.

Ví dụ về mã:

# Mô phỏng ZKP đơn giản
từ hashlib import sha256

# Giả sử người chứng minh biết mật khẩu ‘bí mật’
secret_password = “blockchain_rocks”
hash_of_secret = sha256(secret_password.encode).hexdigest

# Nhà cung cấp muốn chứng minh kiến thức mà không tiết lộ ‘secret_password’
def proven_know(guessed_password):
return sha256(guessed_password.encode).hexdigest == hash_of_secret

# Người xác minh xác nhận kiến thức của người chứng minh bằng cách khớp các giá trị băm
print(prove_know(“blockchain_rocks”)) # Trả về Đúng mà không cần
tiết lộ ‘mật khẩu bí mật’

zk-SNARKs: Những lập luận ngắn gọn về kiến thức không mang tính tương tác

Nói một cách đơn giản hơn, zk-SNARK đề cập đến một loại bằng chứng được gọi là Các đối số kiến thức ngắn gọn không có kiến thức, không tương tác. Điều này có nghĩa là ai đó (người chứng minh) có thể chứng minh tính hợp lệ hoặc quyền sở hữu của một thứ gì đó mà không cần phải tương tác trực tiếp với người khác (người xác minh). Nó đặc biệt hữu ích trong những tình huống không có khả năng liên lạc trực tiếp, chẳng hạn như giao dịch trực tuyến mà không có tương tác thời gian thực.

Về cơ bản, ý tưởng này liên quan đến việc cho ai đó biết rằng bạn biết về sự thật hoặc thông tin ẩn giấu của họ mà không tiết lộ rõ ràng các chi tiết cụ thể mà thay vào đó bằng cách cung cấp bằng chứng hoặc bằng chứng.

Bạn đã nghe thực tế rằng zk-SNARK thực sự được sử dụng trong Zcash, một loại tiền điện tử nổi tiếng với các giao dịch riêng tư, an toàn được gọi là ‘giao dịch được bảo vệ’?

Bài tập: Xây dựng zk-SNARK bằng libsnark

Hãy cân nhắc sử dụng thư viện có tên ‘libsnark’ để thiết lập và xác nhận zk-SNARK đơn giản. Ngoài ra, bạn có thể tìm thấy các ví dụ về cấu trúc chứng minh zk-SNARK trong tài liệu của họ.

Bây giờ Câu hỏi là ZKP không tương tác này hoạt động như thế nào?

Thiết lập: zk-SNARK yêu cầu thiết lập một lần cho các khóa mật mã, được sử dụng để xây dựng bằng chứng.
Tạo bằng chứng: Người chứng minh sử dụng thông tin cá nhân để tạo ra bằng chứng ngắn gọn có thể được xác minh công khai.
Xác minh: Người xác minh có thể xác nhận rằng người chứng minh có kiến thức nhất định mà không cần biết chi tiết.

Đồng xu riêng tư

Đồng tiền riêng tư là loại tiền điện tử được thiết kế đặc biệt để ưu tiên quyền riêng tư và ẩn danh tính của người dùng.

Monero

Monero (XMR) là một loại tiền kỹ thuật số có tính riêng tư cao hơn. Nó hoạt động trên một hệ thống blockchain duy nhất che giấu thông tin giao dịch, khiến các bên thứ ba cực kỳ khó xác định ai đang chuyển hoặc nhận Monero, số tiền được gửi hoặc bất kỳ số dư tài khoản nào. Điều này đảm bảo tính ẩn danh của người dùng và đảm bảo rằng mọi đơn vị Monero đều giữ được giá trị vốn có của nó, bất kể lịch sử của nó như thế nào.

Có thể hoán đổi cho nhau, nghĩa là mỗi Monero có một giá trị giống hệt nhau và không có bất kỳ hồ sơ duy nhất nào trong quá khứ gắn liền với nó.

Monero đảm bảo các giao dịch riêng tư như thế nào?

Monero sử dụng các phương pháp đặc biệt để đảm bảo giao dịch bí mật, hãy cùng khám phá các phương pháp sau:

Chữ ký đổ chuông: Kết hợp chữ ký giao dịch của người dùng với những người khác để che giấu nguồn gốc thực sự.

Ví dụ mã:

nhập ngẫu nhiên
# Danh sách khóa công khai của người tham gia
người tham gia = [“Alice”, “Bob”, “Charlie”, “ Dave”]

# Chọn một người tham gia ngẫu nhiên làm “người gửi”
người gửi = ngẫu nhiên.choice(người tham gia)

# Trộn chữ ký của người gửi với chữ ký của người khác
mixed_signatures = Random.sample(người tham gia, len(người tham gia))

print(“Nhóm chữ ký đổ chuông:”,mix_signatures)
print(“Người gửi (ẩn):”, người gửi)

Địa chỉ giao dịch duy nhất: Tạo địa chỉ riêng biệt, dùng một lần cho mỗi giao dịch, đảm bảo tính bảo mật bằng cách giữ địa chỉ người nhận của giao dịch chỉ người gửi và người nhận biết.

Đổ chuông Giao dịch bí mật (RingCT): Ẩn giá trị giao dịch để ngăn các thực thể bên ngoài kết nối giao dịch.

Cũng đọc:
Đơn giản hóa quy mô chuỗi khối: Hướng dẫn về các giải pháp lớp 1 và lớp 2 hiệu quả
,

Zcash

Zcash, được ký hiệu là ZEC, là loại tiền kỹ thuật số sử dụng cấu trúc cơ bản của mã nguồn Bitcoin. Tương tự như Bitcoin, nó tạo điều kiện thuận lợi cho cả giao dịch mở và rõ ràng. Tuy nhiên, điều khiến nó trở nên khác biệt là việc nó cung cấp khả năng thực hiện các giao dịch bí mật, được gọi là giao dịch được bảo vệ, bên cạnh các giao dịch minh bạch thông thường.

Giao dịch được bảo vệ: Các giao dịch được bảo vệ trong Zcash là các giao dịch riêng tư sử dụng một phương thức mật mã được gọi là zk-SNARKs (Các đối số kiến thức không tương tác ngắn gọn không có kiến thức) để giữ bí mật hoàn toàn các chi tiết giao dịch.

Do đó, Zcash tạo điều kiện thuận lợi cho cả giao dịch mở và riêng tư bằng cách sử dụng cái mà chúng tôi gọi là địa chỉ T (tương tự như địa chỉ tiêu chuẩn của Bitcoin cho các giao dịch minh bạch) và địa chỉ Z (ẩn chi tiết giao dịch để đảm bảo các giao dịch an toàn, được bảo vệ).

Các giao dịch được bảo vệ của Zcash đặc biệt phù hợp với các tình huống yêu cầu bảo mật, như giao dịch giữa doanh nghiệp với doanh nghiệp (B2B) trong quản lý chuỗi cung ứng, nơi việc duy trì quyền riêng tư dữ liệu là rất quan trọng.

Thiết lập

# Cài đặt ứng dụng khách Zcash
sudo apt-get update && sudo apt-get install zcash
# Tạo địa chỉ được bảo vệ
zcash-cli z_getnewaddress
# Gửi đến địa chỉ được bảo vệ
zcash-cli z_sendmany

Mã hóa đồng hình và vai trò của nó trong chuỗi khối

Mã hóa đồng cấu (HE) là phương pháp mã hóa dữ liệu cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên thông tin được mã hóa mà không cần giải mã trong quá trình này. Nói cách khác, dữ liệu được mã hóa có thể được xử lý như thể nó ở trạng thái ban đầu, không được mã hóa. Cuối cùng, khi bạn quyết định giải mã kết quả, có vẻ như bạn đã thực hiện các phép tính trực tiếp trên dữ liệu văn bản gốc (không được mã hóa).

Phương pháp này tỏ ra đặc biệt có lợi cho việc duy trì quyền riêng tư vì nó cho phép lưu trữ và xử lý thông tin bí mật trên các máy chủ từ xa (chẳng hạn như các máy chủ trên đám mây), do đó che giấu thông tin đó khỏi bị lộ trực tiếp.

Có hai loại kỹ thuật mã hóa đồng cấu chính:

Mã hóa đồng cấu một phần (PHE): HE một phần chỉ cho phép các thao tác cụ thể trên dữ liệu, chẳng hạn như Phép cộng và Nhân.
Mã hóa đồng hình hoàn toàn (FHE): FHE hỗ trợ các hoạt động tùy ý trên dữ liệu được mã hóa. Nhưng nó tốn nhiều tài nguyên

Mã ví dụ:

từ nhập con dấu EncryptionParameters, SEALContext, IntegerEncode
# Đặt tham số mã hóa
parms = EncryptionParameters(scheme_type.BFV)< br/>parms.set_poly_modulus_degree(1024)
parms.set_coeff_modulus(coeff_modulus_128(1024))

# Ví dụ về phép cộng được mã hóa
encrypted_sum = add_encrypted_values(enc1, enc2)
print(“Tổng được mã hóa:”, mã hóa_sum)

Kết luận

Việc tích hợp các công nghệ như Zero-Knowledge Proofs (ZKP), zk-SNARK, đồng tiền riêng tư và mã hóa đồng cấu trong các hệ thống blockchain đang định hình lại bối cảnh bằng cách tạo ra sự cân bằng quan trọng giữa tính bảo mật và tính mở. Sự thay đổi này mang lại triển vọng thú vị cho các nhà phát triển. Bằng cách đưa các yếu tố bảo mật này vào các ứng dụng phi tập trung, các nhà phát triển có thể phục vụ cho các lĩnh vực như tài chính, chăm sóc sức khỏe và IoT, nơi việc giữ kín thông tin là rất quan trọng.

Hãy tiếp tục học tập và viết mã vui vẻ!!

2024-11-02 03:38