Bằng chứng không kiến thức sẽ được Bitcoin trao quyền như thế nào

Mặc dù có rất nhiều dự án đang sử dụng bằng chứng không kiến thức để mở rộng quy mô và cải thiện cơ sở hạ tầng blockchain hoặc dApps , nhưng hầu hết chúng đều được xây dựng trên Ethereum. Tương tự, khả năng áp dụng bằng chứng không kiến thức cho mạng Bitcoin ít được khám phá hơn nhiều.

Tuy nhiên, về mặt lý thuyết, bằng chứng không kiến thức có tiềm năng rất lớn để cải thiện mạng Bitcoin về quyền riêng tư, khả năng mở rộng, bảo mật và khả năng đổi mới.

Ví dụ: với tư cách là một loại tiền ảo phi tập trung, Bitcoin sử dụng chuỗi khối để lưu trữ tất cả thông tin giao dịch. Điều đó có nghĩa là mọi người đều có thể truy cập được thông tin đó, khiến mạng gặp rủi ro về quyền riêng tư. Zero-knowledge proofs (“ZKPs”) là một công nghệ có thể được sử dụng hiệu quả trong việc bảo vệ quyền riêng tư. Đó là một phương pháp toán học mà một bên (người chứng minh) có thể chứng minh cho bên kia (người xác minh) rằng một tuyên bố đã cho là đúng mà không tiết lộ bất kỳ thông tin bổ sung nào về tuyên bố đó. Sử dụng ZKP, dữ liệu giao dịch có thể được mã hóa, cho phép người dùng giao dịch với nhiều quyền riêng tư hơn trên chuỗi khối Bitcoin.

Ngoài ra, mạng Bitcoin được coi là không phù hợp cho mục đích thương mại vì tốc độ giao dịch chậm do kích thước khối hạn chế và vấn đề tắc nghẽn mạng. ZKP có thể giúp mở rộng quy mô mạng để giải quyết vấn đề này bằng cách kết hợp các giao dịch để xử lý hàng loạt và giảm thiểu bằng chứng kích thước để xác thực.

Hãy đi sâu vào bối cảnh trong lĩnh vực này và tiềm năng được khám phá.

ZkSNARK so với ZkSTARK

ZkSNARK và zkSTARK là hai rung động nổi bật của công nghệ bằng chứng không có kiến thức. Cả hai đều cho phép một bên chứng minh cho bên kia tính hợp lệ của một tuyên bố nhất định mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nhạy cảm nào. Nhưng chúng khác nhau về hoạt động, hiệu suất và các tình huống sử dụng có thể xảy ra.

ZkSNARK (Lập luận kiến thức không tương tác ngắn gọn về kiến thức không kiến thức) dựa trên mật mã đường cong elip (ECC), bao gồm các phương trình toán học phức tạp khó giải. Họ có thể tạo ra các bằng chứng có kích thước cực nhỏ mà không cần tương tác với người chứng minh hoặc người xác minh. ZkSNARK chủ yếu được sử dụng trong tiền điện tử và bảo vệ quyền riêng tư.

ZkSTARKs (Đối số tri thức minh bạch có thể mở rộng bằng không kiến thức) là một loại công nghệ bằng chứng không kiến thức mới. Họ sử dụng một khung toán học đơn giản hơn nhiều bao gồm các hàm băm mật mã không thể đảo ngược và phép nội suy đa thức, cho phép chúng được triển khai hiệu quả hơn trên quy mô lớn hơn.

Và khác với zkSNARK, zkSTARK không yêu cầu giai đoạn thiết lập đáng tin cậy có khả năng dễ bị tổn thương, khiến chúng trở nên an toàn hơn. zkSTARK cũng được coi là có khả năng kháng lượng tử.

ZkSTARK có kích thước bằng chứng lớn hơn zkSNARK nhưng bằng chứng cho zkSTARK có thể được xác minh bởi bất kỳ ai mà không cần truy cập vào bất kỳ tham số bên ngoài nào. Ngoài ra, chúng có thể hỗ trợ xử lý song song và điện toán phân tán tốt hơn, cho phép chúng xử lý các tác vụ điện toán phức tạp một cách hiệu quả. Điều này có nghĩa là zkSNARK có thể được sử dụng trong các lĩnh vực rộng lớn hơn như Internet-of-Things.

ZkSTARK cũng cho phép các nhà phát triển sử dụng các thuật toán phức tạp hơn và chạy các hoạt động toán học phức tạp, do đó cung cấp nhiều khả năng nâng cấp công nghệ hơn.

Vì zkSNARK được phát triển trước zkSTARK nên chúng đã có một khởi đầu thuận lợi về mặt áp dụng.

Hạn chế của các dự án Bitcoin dựa trên ZkSNARK

Lấy Zcash làm ví dụ. Zcash là một nhánh mã của giao thức Bitcoin. Nó được xây dựng dựa trên công việc hiện có của nhóm cốt lõi Bitcoin để cho phép các giao dịch được bảo vệ mã hóa người gửi, người nhận và số tiền bằng cách sử dụng zk-SNARK.

Zcash hoạt động như thế này. Thứ nhất, có hai loại địa chỉ Zcash, được bảo vệ và trong suốt. Địa chỉ trong suốt bắt đầu bằng “t” và hoạt động tương tự như địa chỉ Bitcoin, hiển thị địa chỉ và số dư trên chuỗi khối. Các địa chỉ được bảo vệ bắt đầu bằng “z” bao gồm các cải tiến về quyền riêng tư được cung cấp bởi bằng chứng không có kiến thức.

Thứ hai, khi người dùng gửi tiền điện tử giữa các địa chỉ được bảo vệ, bằng chứng zkSNARK sẽ được tạo để chứng minh rằng người gửi có đủ số lượng tiền điện tử chưa được sử dụng. Quá trình này bao gồm các hoạt động toán học và mật mã phức tạp bao gồm tạo các tham số công khai, tính toán các giá trị băm và xây dựng các mạch số học.

Mặc dù việc tạo bằng chứng zkSNARK tốn rất nhiều thời gian và sức mạnh tính toán, nhưng việc xác thực bằng chứng zkSNARK lại rất nhanh chóng và đơn giản. Trình xác thực chỉ cần kiểm tra xem một giao dịch có được xử lý theo các quy tắc đồng thuận của chuỗi khối hay không mà không cần biết số lượng, người gửi và người nhận của giao dịch.

Bằng cách này, việc sử dụng zkSNARK giúp Zcash đạt được tính ẩn danh và khả năng xác minh cho các giao dịch.

Tuy nhiên, có một số hạn chế đối với việc sử dụng công nghệ này của Zcash. Thứ nhất, giống như Bitcoin, Zcash sử dụng kết quả giao dịch chưa chi tiêu (UTXO) để xác định giao dịch nào có thể chi tiêu. Điều này có nghĩa là dữ liệu giao dịch đã được cung cấp nhưng chỉ được bảo vệ khỏi công chúng. Bằng cách phân tích các mẫu và lưu lượng giao dịch giữa các địa chỉ được bảo vệ, kẻ tấn công có thể lấy được thông tin có thể làm suy yếu quyền riêng tư của người dùng.

Thứ hai, Zcash duy trì blockchain của riêng mình, điều này khiến Zcash khó tích hợp hoặc tương tác với các ứng dụng khác. Điều này đã hạn chế ứng dụng của Zcash và cản trở sự phát triển hơn nữa của nó. Mặc dù thành công trong việc đạt được các giao dịch bảo vệ quyền riêng tư, nhưng việc sử dụng Zcash vẫn còn thấp. Ngoài ra, các giao dịch bảo vệ quyền riêng tư có chi phí cao hơn nhiều so với các giao dịch công khai, đây là một trong những lý do khiến Zcash ít được sử dụng và một hạn chế khác của nó.

Các thử nghiệm và triển vọng áp dụng ZkSTARK cho Bitcoin

Các đặc điểm của zkSTARK có nghĩa là chúng có thể là công nghệ ZKP phù hợp hơn cho Bitcoin. Một trong những thí nghiệm tiên tiến được gọi là STARK đường cong elip hoặc EC-STARK. EC-STARK nhằm mục đích tăng khả năng mở rộng và bảo mật của Bitcoin bằng cách chuyển ra khỏi chuỗi việc xác thực chữ ký Thuật toán Chữ ký số Đường cong Elliptic (ECDSA) bằng cách sử dụng STARK. Bằng cách thay thế các hàm băm bằng các đường cong elip, EC-STARKS có thể tạo ra các giải pháp khả năng mở rộng hiện có cho Ethereum tương thích với Bitcoin.

Bạn có thể chạy giao thức ngoại tuyến cho Bitcoin và giữ bằng chứng trong STARK. Điều đó có nghĩa là Bitcoin có thể được mô phỏng bên trong các STARK, cho phép xây dựng các giao thức cực kỳ tinh vi trên các mã thông báo dựa trên Bitcoin với cùng các khóa đường cong hình elip.

Nói một cách đơn giản, công nghệ này không chỉ có thể tăng khả năng mở rộng của Bitcoin mà còn cho phép chuỗi khối Bitcoin tự chuyển đổi thành một nền tảng nơi các nhà phát triển có thể tạo dApps, có khả năng trở thành đối thủ của Ethereum. Nó cũng tăng cường quyền riêng tư và giảm nhu cầu lưu trữ vì dữ liệu có thể được chuyển thành các bằng chứng nhỏ hơn đáng kể. Tuy nhiên, một số thách thức bao gồm khả năng tương thích với cơ sở hạ tầng Bitcoin hiện có và nhu cầu về tài nguyên máy tính.

zkSTARK cũng có thể được sử dụng để chứng minh tính hợp lệ của các tiêu đề khối, cho phép các ứng dụng khách nhẹ xác minh trạng thái mới nhất của chuỗi ngay lập tức. Kết hợp với UTreeXO , một bộ tích lũy dựa trên hàm băm động được thiết kế cho bộ UTXO Bitcoin, zKSTARK có thể được sử dụng để đồng bộ hóa ngay lập tức một nút đầy đủ Bitcoin mà không cần tải xuống hàng gigabyte lịch sử chuỗi khối. Và một khối chỉ có thể được xác thực bằng cách kiểm tra các hàm băm gốc UTreeXO đại diện cho toàn bộ bộ UTXO và trạng thái đầu ra.

ZkSTARK cũng có thể được áp dụng cho quy trình xác minh giao dịch, bao gồm tuần tự hóa giao dịch, tính toán hàm băm Double-SHA256, hoạt động secp256k1 và các hoạt động cốt lõi khác trong quy trình xác minh. Họ có thể đảm bảo mức độ bảo mật cao và độ tin cậy hoạt động trong quy trình. Hơn nữa, ZKSTARK cũng có thể được sử dụng để xác minh các tính năng tích hợp sẵn của Cairo để tăng tốc Bitcoin. Tận dụng tính năng tích hợp sẵn của Cairo, hệ thống bằng chứng không kiến thức hiệu quả cao của StarkNet, hiệu quả của quy trình xác minh giao dịch có thể được tăng lên đáng kể.

Ngoài những điều đã đề cập ở trên, zkSTARK còn có các ứng dụng tiềm năng khác. Ví dụ: khi kết hợp với Taro, họ có thể làm cho Taro có khả năng mở rộng hơn, cho phép nó xử lý nhiều giao dịch hơn và hỗ trợ các ứng dụng quy mô lớn hơn, do đó mở đường cho việc triển khai Taro đa chuỗi và có khả năng mở rộng các trường hợp sử dụng Bitcoin.

Ngoài ra, bằng cách sử dụng zkSTARK để nén lịch sử giao dịch thành một giao dịch duy nhất và bảo vệ dữ liệu giao dịch một cách hiệu quả, các giao dịch bí mật có thể đạt được trên chuỗi khối Bitcoin. Hơn nữa, zkSTARK có thể được sử dụng để hiện thực hóa nguyên thủy của Taro, thực hiện tuần tự hóa nội dung bằng TVL, đồng thời hiện thực hóa và xác minh cây Merkle thưa thớt Merkle-Sum (MS-SMT). Các hoạt động này có thể tăng cường hiệu quả quyền riêng tư và bảo mật. Và các giải pháp lớp 2 như Lightening Network có thể tận dụng zkSTARK để xác minh các giao dịch Bitcoin hiệu quả hơn mà không phải hy sinh quyền riêng tư.

Ngày càng có nhiều dự án bắt đầu thử nghiệm áp dụng công nghệ zero-knowledge-proof cho cơ sở hạ tầng và dApps trong mạng Bitcoin. Một số giải pháp hứa hẹn sẽ đẩy nhanh việc sử dụng công nghệ này trong việc khai thác không gian khối của chuỗi khối Bitcoin và cải thiện tính riêng tư cũng như khả năng mở rộng của chuỗi khối.

Nhưng nhìn chung, hầu hết các hoạt động đều diễn ra trên Ethereum. Rõ ràng là có sự thiếu chú ý đến sự giao thoa giữa Bitcoin và công nghệ không có kiến thức. Hơn nữa, thực hành kỹ thuật hiện tại đang tụt hậu xa so với những thành tựu của nghiên cứu học thuật.

Chúng tôi tin rằng cần có nhiều khám phá và thử nghiệm hơn trong không gian này, nhưng đó là một hướng đi đầy hứa hẹn đáng để chúng tôi quan tâm và hỗ trợ.