Zk-proof
Zero-knowledge proof (zk-proof) is een op privacy gerichte geavanceerde cryptografische techniek binnen een blockchainnetwerk, die de manier waarop gegevens worden geverifieerd verandert. Zk-proofs bieden een veilige methode om te bewijzen dat iets waar is, zonder exact te onthullen wat dat ‘iets’ dan precies is. Dit cryptografische protocol wordt veel gebruikt in privacy-coins, die de anonimiteit van transacties op de blockchain waarborgen.
Hoe werkt zero-knowledge proof?
Welke voordelen biedt zero-knowledge proof binnen blockchainnetwerken?
Welke soorten zero-knowledge proofs zijn er?
Veiligheid en decentralisatie van blockchain-ecosystemen
Privacy-coins en de nieuwe Europese crypto wetgeving
Hoe werkt zero-knowledge proof?
Zero-knowledge proof stelt een partij (de bewijzer/prover) in staat om een andere partij de (verificateur/verifier) te overtuigen dat een bepaalde bewering juist is, zonder enige specifieke informatie bloot te geven. Stel nu dat Sophie (de bewijzer) een geheim nummer kent, en Noud (de verificateur) erachter wil komen of ze ook daadwerkelijk het juiste nummer kent. Normaliter zou Sophie het nummer aan Noud moeten onthullen, maar met zk-proof kan ze op een slimme manier bewijzen dat ze het juiste nummer kent, zonder het nummer zelf aan Noud prijs te geven. Dit werkt als volgt:
- Noud kiest willekeurig een getal en vraagt Sophie om het te vermenigvuldigen met haar geheime nummer.
- Sophie geeft het resultaat van die vermenigvuldiging vervolgens terug aan Noud.
- Noud herhaalt deze uitwisseling een paar keer, waarbij hij telkens een nieuw willekeurig getal kiest.
Door deze uitwisselingen kan Noud steeds zekerder worden van het feit dat Sophie het geheime nummer kent, omdat ze consistent en correct bevestigen dat het resultaat klopt. Toch heeft Noud geen enkel idee wat het geheime nummer precies is. Er wordt alleen bewezen dat de bewering van Sophie (dat ze het nummer kent) juist is.
Welke voordelen biedt zero-knowledge proof binnen blockchainnetwerken?
Zero-knowledge proofs bieden onder meer de volgende voordelen:
Privacybescherming
Zero-knowledge proof stelt gebruikers in staat om hun gegevens te verifiëren zonder ze te onthullen, wat essentieel is in privacygevoelige situaties, zoals online verificaties en authenticatie. Privacybescherming is belangrijk om bijvoorbeeld identiteitsdiefstal te voorkomen. Als persoonlijke gegevens onbedoeld worden onthuld, dan kan dit leiden tot misbruik van de identiteit van gebruikers. Bovendien kunnen individuen en bedrijven behoefte hebben aan privacy op de blockchain, om hun transacties en activiteiten te beschermen tegen de nieuwsgierige blikken van derde partijen (zoals bijvoorbeeld concurrenten). Voor bedrijven die gebruikmaken van blockchaintoepassingen, kan privacy een concurrentievoordeel zijn, omdat het hun klanten extra vertrouwen geeft.
Supply chain management
Blockchainnetwerken kunnen ook worden gebruikt voor supply chain management. Daarbij is het beschermen van gevoelige zakelijke informatie (zoals bedrijfsgeheimen) essentieel. Zero-knowledge proof zorgt ervoor dat de details van een transactie niet openbaar worden gemaakt, waardoor bedrijven hun concurrentievoordeel kunnen behouden. Privacy op de blockchain is van vitaal belang om de veiligheid, het vertrouwen en de bescherming van persoonlijke gegevens te waarborgen, en om blockchaintechnologie an sich met succes in verschillende sectoren te implementeren.
Veilige verificatie van gegevens
Zero-knowledge proofs bieden een robuuste en betrouwbare beveiliging tegen identiteitsdiefstal en hacks, omdat er geen gevoelige informatie wordt gedeeld, die kan worden onderschept of misbruikt. Een veilige verificatie van gegevens zorgt ervoor dat alleen geautoriseerde gebruikers toegang hebben tot gevoelige informatie, waardoor onbevoegde toegang en inbreuken effectief kunnen worden voorkomen. In situaties waarin financiële transacties plaatsvinden, zorgt een veilige verificatie ervoor dat betalingsgegevens veilig blijven en niet kunnen worden achterhaald of misbruikt. Veilige verificatie garandeert dat de ontvangen gegevens ook echt afkomstig zijn van de verwachte bron en niet zijn gemanipuleerd tijdens de overdracht.
Opbouwen van vertrouwen tussen gebruikers en dienstverleners
Bovendien helpt een veilige verificatie van gegevens bij het opbouwen van vertrouwen tussen gebruikers en dienstverleners, omdat gebruikers ervan uit kunnen gaan dat hun informatie veilig wordt behandeld. In zakelijke omgevingen zorgt een veilige verificatie van gegevens ervoor, dat alleen bevoegde medewerkers toegang hebben tot vertrouwelijke bedrijfsinformatie. In sommige sectoren en industrieën is veilige verificatie vereist om te voldoen aan regelgeving en privacywetten. Een veilige verificatie van gegevens is dan ook van essentieel belang om de privacy en beveiliging van gebruikersgegevens optimaal te beschermen, frauduleuze activiteiten te voorkomen en het vertrouwen in blockchain-transacties te vergroten. Zero-knowledge proofs dragen daar aan bij.
Efficiënte gegevensuitwisseling
Zero-knowledge proof vermindert de behoefte aan het delen van gedetailleerde informatie, waardoor communicatie efficiënter en sneller verloopt. Een snelle en efficiënte uitwisseling van gegevens bespaart tijd, waardoor processen en transacties vlot kunnen worden afgerond. Bovendien stelt een efficiënte uitwisseling van informatie gebruikers in staat om informatie snel te delen en te ontvangen, wat de productiviteit verhoogt en bedrijfsprocessen stroomlijnt. Tevens maakt een vlotte gegevensuitwisseling real-time besluitvorming mogelijk, waardoor bedrijven, instellingen en andersoortige organisaties snel kunnen reageren op veranderende omstandigheden en kansen. Ook draagt een efficiënte informatie-uitwisseling bij aan een betere klantenservice.
Kostenbesparing en bevorderen van innovatie
Een efficiënte gegevensuitwisseling vermindert de tijd en middelen die worden besteed aan het verzenden en verwerken van informatie, wat kan leiden tot een flinke kostenbesparing. Bovendien maakt het een naadloze samenwerking mogelijk tussen verschillende teams en afdelingen, ongeacht hun locatie. Organisaties die efficiënt gegevens kunnen uitwisselen, hebben vaak een concurrentievoordeel, omdat ze sneller kunnen reageren op marktveranderingen en klantbehoeften. Daarnaast kan er een betere besluitvorming plaatsvinden op basis van actuele gegevens. Organisaties kunnen de gegevens snel analyseren en zo bruikbare inzichten verkrijgen voor een strategische bedrijfsvoering. Een efficiënte gegevensuitwisseling ondersteunt ook onderzoek en ontwikkeling, waardoor nieuwe innovatieve toepassingen worden gestimuleerd. Een efficiënte gegevensuitwisseling is dan ook essentieel voor het optimaliseren van bedrijfsprocessen, het verbeteren van de klantenservice, het vergroten van de concurrentiekracht en het bevorderen van innovatie.
Welke soorten zero-knowledge proofs zijn er?
Er zijn verschillende soorten zk-proofs, waaronder:
- Zero-knowledge Proof of Identity (ZKPol)
- Zero-knowledge Proof of Membership ZKPoM
- Zero-knowledge Proof of Equality (ZKPoE)
- Zero-knowledge Proof of Shuffle (ZKPoS)
- Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (zk-SNARKs)
- Zero-knowledge Scalable Transparant Arguments of Knowledge (zk-STARKs)
- Bulletproofs
Zero-knowledge Proof of Identity (ZKPol)
Deze proof wordt gebruikt om de identiteit van een gebruiker te bevestigen, zonder de specifieke details van de identiteit bekend te maken. ZKPoll kan worden gebruikt om te bewijzen dat een persoon een bepaalde eigenschap of attribuut heeft (zoals bijvoorbeeld een leeftijdscategorie), zonder dat deze zijn of haar exacte leeftijd hoeft te onthullen.
Zero-knowledge Proof of Membership ZKPoM
ZKPoM stelt een bewijzende partij in staat om te bewijzen dat een bepaalde waarde behoort tot een bepaalde set, zonder de exacte waarde prijs te geven. Een prover kan dan bijvoorbeeld bewijzen dat een getal deel uitmaakt van een specifieke reeks getallen, maar de waarde van dat getal zelf wordt niet onthuld.
Zero-knowledge Proof of Equality (ZKPoE)
Met ZKPoE kan een bewijzende partij aantonen dat twee waarden gelijk zijn aan elkaar, zonder de exacte waarden te onthullen. Deze zk-proof wordt vaak gebruikt voor de verificatie van cryptografische handtekeningen.
Zero-knowledge Proof of Shuffle (ZKPoS)
ZKPoS wordt gebruikt om te bewijzen dat een bepaalde reeks elementen is geherordend, zonder de volgorde van de elementen te onthullen. De zk-proofs zijn toepasbaar in blockchaintoepassingen zoals bijvoorbeeld online stemmen, om de integriteit van het stemproces te waarborgen.
Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (zk-SNARKs)
Zk-SNARKs is een geavanceerde vorm zk-proofs, die wordt gebruikt in verschillende privacy-coins zoals bijvoorbeeld Zcash (ZEC), Horizen (ZEN), Komodo (KMD), Pirate Chain (ARRR), BitcoinZ (BTCZ) en Pivx (PIVX). Ook Ethereum (ETH) heeft een aantal implementaties van zk-SNARKs zoals het ZK-Rollup-protocol, om de schaalbaarheid en privacy van transacties te verbeteren (hoewel ETH zelf geen privacy-coin is). Zk-SNARKs stelt een bewijzende partij (de prover) in staat om het bewijs te leveren dat deze de waarheid kent, zonder enige interactie met de verifiërende partij. Zk-SNARKs is ‘succint’ (kort) en ‘Non-Interactive’ (niet-interactief). Dat betekent dat het bewijs dat wordt aangeleverd door de bewijzer kort en efficiënt is, en dat er géén verdere interactie nodig is tussen de bewijzer en de verifier, nadat het bewijs is verstrekt. Dit maakt zk-SNARKs zeer efficiënt en geschikt voor snelle verificatie in blockchaintoepassingen.
Vertrouwde setup
Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge biedt een hoge mate van schaalbaarheid, waardoor het mogelijk is om complexe beweringen en berekeningen te bewijzen, met een zeer compacte proof. Hierdoor kunnen grotere hoeveelheden gegevens worden verwerkt, zonder de verificatietijd aanzienlijk te verlengen. Een van de nadelen van zk-SNARKs is echter dat het een ‘vertrouwde setup’ vereist, waarbij er vertrouwen moet worden gesteld in degenen die de initiële parameters en sleutels genereren. Als deze parameters niet goed worden gegenereerd of gemanipuleerd zijn, dan zou dit het systeem in gevaar kunnen brengen.
Zero-knowledge Scalable Transparant Arguments of Knowledge (zk-STARKs)
Zk-STARKs is een zero-knowledge proof protocol dat is ontwikkeld als alternatief voor de bovengenoemde zk-SNARKs. Beide technologieën hebben vergelijkbare doelstellingen, namelijk het bieden van privacy en vertrouwelijkheid bij gegevensverificatie, zonder gedetailleerde informatie te onthullen. Echter heeft zk-STARKs een aantal unieke kenmerken die het onderscheiden van zk-SNARKs. In tegenstelling tot zk-SNARKs (waarbij een vertrouwde setup is vereist), heeft zk-STARKs geen vertrouwen nodig in de initiële parameters en sleutel, die worden gebruikt om het bewijs te genereren. Dit maakt zk-STARKs transparanter en elimineert de zorgen over mogelijke zwakke punten in de initiële setup. Net zoals zk-SNARKs is ook zk-STARKs niet-interactief, waardoor er geen communicatie of interactie nodig is tussen de bewijzende en verifiërende partij, nadat het bewijs is gegenereerd. Een van de nadelen van zk-STARKs is dat de proofs doorgaans langer zijn dan die van zk-SNARKs. Dit kan enige invloed hebben op de verificatietijd, maar het maakt zk-STARKs nog steeds geschikt voor blockchaintoepassingen waar schaalbaarheid en transparantie belangrijk zijn.
Bulletproofs
Bulletproofs zijn een type zero-knowledge proofs die worden gebruikt om de verificatie van gegevens te versnellen en de privacy van gebruikers binnen blockchainnetwerken te vergroten. Het voornaamste doel van Bulletproofs is om complexe wiskundige bewerkingen te vereenvoudigen, zodat de verificatie van transacties sneller en efficiënter kan plaatsvinden. In plaats van ieder detail van een transactie apart te bewijzen (zoals bij sommige andere zero-knowledge proofs), maken Bulletproofs gebruik van geavanceerde cryptografie om alle details in één compact bewijs te verpakken. Dit maakt de proofs veel kleiner en efficiënter dan traditionele methoden, waardoor de verificatietijd aanzienlijk wordt verkort.
Sneller en efficiënter
Door Bulletproofs te gebruiken kunnen blockchainnetwerken privétransacties uitvoeren, zonder alle details van de transacties openbaar te maken. Hierdoor kunnen gebruikers hun financiële privacy behouden en tegelijkertijd kunnen blockchainnetwerken sneller en efficiënter werken. Bulletproofs zijn dan ook een krachtig instrument om de privacy van gebruikers te beschermen en de verificatie van gegevens te versnellen, zonder concessies te doen aan de veiligheid en efficiëntie van de blockchain.
Veiligheid en decentralisatie van blockchain-ecosystemen
Alle bovenstaande zero-knowledge proofs hebben hun eigen specifieke toepassingen en voordelen, afhankelijk van het probleem dat moet worden opgelost, en de vereisten van de context waarin het wordt gebruikt. Zk-proofs streven ernaar om de privacy en anonimiteit te waarborgen, zonder concessies te doen aan de veiligheid en decentralisatie van blockchain-ecosystemen. Houd er rekening mee dat de ontwikkeling van deze geavanceerde cryptografische technologieën voortdurend evolueert. Daarom is het verstandig om goed op de hoogte te blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van privacy-coins. Dit geldt met name op het gebied van regelgeving ten aanzien van deze cryptovaluta.
Privacy-coins en de nieuwe Europese crypto wetgeving
Transacties met privacy-coins kunnen niet worden getraceerd en blijven daarom uit het zicht van wetshandhavingsdiensten en toezichthouders. Om die reden zijn deze coins zeer in trek bij criminelen. Om de crypto-activa in de toekomst beter te kunnen reguleren en de controle op blockchainprojecten te vergroten, werkt de Europese Unie momenteel aan een nieuwe crypto wetgeving. Wat deze nieuwe regels precies gaan betekenen voor privacy-coins is nog niet helemaal duidelijk. Het is mogelijk dat de handel in cryptocurrency’s die gebruikmaken van zero-knowledge proofs wordt beperkt of volledig wordt verboden. De nieuwe wet- en regelgeving (MiCA-verordening) wordt waarschijnlijk eind 2024 ingevoerd en wordt van kracht in alle 27 EU-lidstaten.
Conclusie
Zero-knowlegde proof is een cryptografische technologie die een innovatieve manier biedt voor veilige en private gegevensverificatie. Door gebruikers in staat te stellen te bewijzen dat ze iets weten zonder hun geheimen daadwerkelijk te onthullen, bieden zk-proofs ongekende mogelijkheden voor veiligheid, privacy en efficiëntie binnen blockchainnetwerken en andere digitale systemen. Zero-knowledge proof wordt onder andere gebruikt in de cryptovaluta Zcash (ZEC), Pivx (PIVX), Komodo (KMD) en Horizen (ZEN).
Op de hoogte blijven van de ontwikkelingen op het gebied van blockchaintechnologie? Meld je dan nu aan voor de blogpost!