Công nghệ ZKP là gì? Tại sao cần có Zero-knowledge Proof (ZKP)?

Zero-knowledge Proof (ZKP) là một công nghệ mật mã học cho phép xác thực thông tin mà không tiết lộ nội dung của thông tin đó.

Mục lục

1. Zero-knowledge Proof là gì?
2. Tại sao cần có Zero-knowledge Proof (ZKP)
3. Phân loại Zero-knowledge Proof
4. Ưu điểm và hạn chế của Zero-knowledge Proof (ZKP)
5. Ứng Dụng Của Zero Knowledge Proofs
6. Tổng kết

1. Zero-knowledge Proof Là Gì?

Zero-knowledge Proof (ZKP) là một công nghệ mật mã học cho phép xác thực thông tin mà không tiết lộ nội dung của thông tin đó.

Cơ chế hoạt động cốt lõi của nó là một phương pháp cho phép một bên (người chứng minh) chứng minh cho bên khác (người xác minh) rằng họ biết một giá trị x mà không cần tiết lộ bất kỳ thông tin nào về giá trị x.

2. Tại sao cần có Zero-knowledge Proof (ZKP)?

Thế mạnh của các mạng Blockchain là đảm bảo tính phi tập trung và tính bất biến, dù phải thỏa hiệp về quyền riêng tư dữ liệu. Tuy nhiên, nhu cầu về quyền riêng tư và bảo mật trong các giao dịch kỹ thuật số vẫn là mối lo ngại lớn trên Blockchain.

Do đó, ZKP trở nên cần thiết trong Blockchain, giúp thực hiện các giao dịch ẩn danh nhanh chóng mà vẫn bảo vệ thông tin cá nhân. Tầm quan trọng của ZKP thể hiện qua việc nâng cao các tiêu chuẩn về quyền riêng tư trên Blockchain.

Ngoài ra, ZKP còn mang lại khả năng mở rộng cho mạng Blockchain (Zk-Rollups – Layer 2). Các giải pháp này cho phép xác minh tính hợp lệ của giao dịch nhanh chóng, giúp xác thực giao dịch và đảm bảo mã hóa thông tin hoàn toàn, chỉ tiết lộ những gì cần thiết cho việc xác thực.

3. Phân loại Zero-knowledge Proof

3.1 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 tuyên bố mà không cần biết thêm bất kỳ thông tin nào về tuyên bố đó. Điều duy nhất người xác minh biết là tuyên bố đúng hay sai.
• Ngắn gọn: Bằng chứng nhỏ gọn và có thể được xác minh nhanh chóng.
• Không tương tác: Bằng chứng không yêu cầu nhiều vòng giao tiếp giữa người chứng minh và người xác minh; họ chỉ tương tác một lần.
• Lập luận: Bằng chứng đáp ứng yêu cầu về tính hợp lý, nên việc gian lận là cực kỳ khó xảy ra.
• (Of) Knowledge: Không thể tạo ra 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, để một người chứng minh không có nhân chứng tạo ra một bằng chứng 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 các giao thức hoạt động mà không cần thiết lập đáng tin cậy.

3.2 ZK-STARK

ZK-STARK là viết tắt của Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. ZK-STARK tương tự như ZK-SNARK, nhưng có một số điểm khác biệt:

• Có thể mở rộng: ZK-STARK nhanh hơn ZK-SNARK trong việc tạo và xác minh bằng chứng khi quy mô nhân chứng lớn hơn. Thời gian của người chứng minh và người xác minh chỉ tăng nhẹ khi kích thước nhân chứng tăng lên (trong khi thời gian của 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 tham số công khai cho việc chứng minh và xác minh, thay vì cần thiết lập đáng tin cậy, do đó minh bạch hơn ZK-SNARK.

ZK-STARK tạo ra bằng chứng lớn hơn ZK-SNARK, dẫn đến chi phí xác minh thường cao hơn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp (như khi chứng minh tập dữ liệu lớn), ZK-STARK có thể tiết kiệm chi phí hơn ZK-SNARK.

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

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 hấp dẫn người dùng. Dưới đây là một số ưu điểm đặc biệt của ZKP:

• Quyền riêng tư và bảo mật: ZKP đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật cho người dùng bằng cách chỉ xác nhận tính đầy đủ và hợp lý của tuyên bố mà không cung cấp thêm thông tin khác. Do đó, ZKP không chỉ được sử dụng trong các giải pháp mở rộng layer 2 mà còn trong các ứng dụng liên quan đến quyền riêng tư và bảo mật như Monero, Zcash, v.v.
• Khả năng mở rộng cho Blockchain: StarkNET, Loopring, và Zksync là những ví dụ tiêu biểu về việc sử dụng Zero-knowledge Proof để tăng thông lượng và khả năng mở rộng cho các Blockchain Layer 1.

4.2. Hạn chế

Yêu cầu một lượng lớn tính toán

• Các giao thức ZKP bao gồm nhiều thuật toán phức tạp, đòi hỏi lượng lớn tính toán để hoạt động. Điều này gây khó khăn cho các máy tính thông thường trong việc tham gia vào quá trình xác thực.

Không thân thiện với các nhà phát triển

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

  Tuy nhiên, hiện tại các ứng dụng của Zk Rollup chỉ giới hạn trong các giao dịch đơn giản và chưa hỗ trợ khả năng tổng hợp. Điều này gây ra nhiều hạn chế cho người dùng công nghệ này.

5. Ứng Dụng Của Zero Knowledge Proofs

Zcash

ZKP đã được sử dụng bởi các chuỗi khối như Zcash để cho phép người dùng tạo các giao dịch bảo vệ quyền riêng tư để giữ số tiền, địa chỉ người gửi và người nhận ở chế độ riêng tư. Các mạng tiên tiến phi tập trung, cung cấp các hợp đồng thông minh có quyền truy cập vào dữ liệu ngoài chuỗi và tính toán, cũng có thể tận dụng ZKP để chứng minh một số thực tế về một điểm dữ liệu ngoài chuỗi mà không tiết lộ dữ liệu cơ bản trên chuỗi.

Secret Network

Secret Network là nền tảng smart contract ẩn danh đầu tiên khởi chạy mainnet. Secret Network thực hiện tính toán trong Trusted Execution Environments (TEE) để đạt được sự bảo mật và riêng tư tốt hơn. TEE là một phần của máy tính có thể chạy tính toán và lưu trữ dữ liệu mà ngay cả chủ sở hữu của máy tính cũng không thể truy cập được. Điều này cho phép các node trên mạng thực hiện các phép tính trong khi vẫn giữ các đầu vào, đầu ra ở trạng thái được mã hóa hoàn toàn. Secret Network đang phát triển hệ sinh thái của riêng mình, bao gồm nhiều lĩnh vực như Lending protocol, NFT marketplace, liquid staking protocol,…

Immutable X

Immutable X là một Validium (Zk Rollup nhưng lưu trữ dữ liệu off-chain nhiều hơn) cho NFT trên Ethereum. Immutable được xây dựng trên StarkEX. Hiện tại, ứng dụng chủ yếu của nó là giao dịch NFT và các hoạt động liên quan đến NFT khác như minting,… Immutable X là một trong những NFT protocol nổi bật sử dụng công nghệ Zk Rollup của StarkEX. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khía cạnh có thể cải thiện để thu hút thêm người dùng vì khối lượng giao dịch của platform vẫn thấp hơn nhiều so với OpenSea.

dYdX

dYdX là một trading platform được xây dựng trên StarkEX. Nền tảng hỗ trợ giao dịch nhiều loại sản phẩm như Spot trading (giao ngay), Margin (ký quỹ) và Perpetuals (hợp đồng không kỳ hạn). dYdX đang có TVL $960M và khối lượng giao dịch hàng ngày giao động quanh mức $500M, có thể xem dYdX là một trong những sàn giao dịch phái sinh phi tập trung hàng đầu hiện nay.

Polygon

Polygon cũng là một nhân tố quan trọng khác trong không gian ZK Rollup. Vào tháng 8 năm 2021, nhóm đã mua lại thành công giải pháp Zk Rollup Hermez Network với giá $250M. Một tháng sau, Polygon ra mắt Nightfall, một Rollup tập trung vào quyền riêng tư được xây dựng với sự hợp tác của EY. Vào ngày 16 tháng 11 năm 2021, Polygon cũng đã giới thiệu giải pháp Zk Rollup Miden để mở rộng quy mô Ethereum và hỗ trợ các dApp tập trung vào các trường hợp sử dụng như chơi game, NFT và mạng xã hội.

Mina Protocol

Mina Protocol, trước đây được biết đến với tên gọi Coda Protocol, là một smart contract platform ứng dụng công nghệ ZKP được thiết kế để có kích thước không đổi là 22kb, bằng kích thước của một vài tweet. Mina Protocol đang trong giai đoạn phát triển ban đầu và vẫn chưa hỗ trợ smart contract.

Dusk Network

Dusk Network là một privacy blockchain dành cho các ứng dụng tài chính, sử dụng ZKP làm cơ sở cho các smart contract của họ. Dusk Network đặt mục tiêu trở thành layer 1 đầu tiên hỗ trợ các smart contract ZKP.

Thông qua việc sử dụng công nghệ Zero-knowledge proof, các dự án này cung cấp các giải pháp đa dạng từ bảo vệ quyền riêng tư đến việc mở rộng khả năng tính toán của Blockchain.

6. Tổng kết

Mình hy vọng các nội dung này sẽ giúp các bạn có thể nắm bắt được những thông tin tổng quan về Zero-knowledge proof (ZKP) là gì? Ưu điểm và hạn chế của công nghệ ZKP, cũng như điểm danh một số dự án Blockchain nổi bật có sử dụng công nghệ ZKP.