الگوریتم اثبات دانش صفر؛ از مفهوم تا معرفی رمزارزهای مبتنی بر ZKP

الگوریتم اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Proof یا ZKP) یکی از نوآوری‌های پیشرو در حوزه رمزنگاری و بلاکچین است که امکان تایید صحت یک تراکنش یا داده را بدون افشای جزئیات آن فراهم می‌کند. در عصری که استفاده گسترده از اپلیکیشن‌ها و خدمات آنلاین باعث جمع‌آوری حجم عظیمی از داده‌های شخصی توسط شرکت‌های بزرگ شده، خطر نقض حریم خصوصی بیش از پیش احساس می‌شود. فناوری اثبات دانش صفر با ایجاد لایه‌ای از امنیت و محرمانگی، به کاربران این امکان را می‌دهد که بدون فاش کردن اطلاعات حساس، اعتماد لازم را در تعاملات دیجیتال ایجاد کنند. در این مقاله از صرافی ارز دیجیتال او ام پی فینکس، ضمن بررسی عملکرد این فناوری، با نمونه‌هایی از ارزهای دیجیتال مبتنی بر دانش صفر و کاربردهای آن در بلاکچین آشنا خواهید شد.

الگوریتم دانش صفر Zero Knowledge چیست؟

فناوری اثبات‌ دانش صفر (ZKP) در سال ۱۹۸۵ و با تحقیقات پیشگامانه گلدواسر (Goldwasser)، میکالی (Goldwasser) و رکوف (Rackoff) معرفی شد. به طور کلی، پروتکل دانش صفر روشی است که توسط آن یک طرف (اثبات‌کننده) می‌تواند به طرف دیگر (تایید‌کننده) ثابت کند که چیزی درست است، بدون اینکه هیچ اطلاعاتی به‌غیر از این واقعیت فاش شود.

این امر ارتباط بین اثبات‌کننده و تاییدکننده را ایمن می‌کند تا هیچ کس دیگری نتواند ببیند در مورد چه چیزی صحبت می‌کنند یا چه فایل‌هایی را رد و بدل می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، وقتی قیمت ارز دیجیتال موردنظر شما رشد می‌کند و شما آن را به یک صرافی منتقل می‌کنید تا آن را بفروشید؛ از طریق اکسپلورر‌ بلاکچین‌ها می‌توان انتقال شما را پیگیری کرد و به موجودی و سایر واریزی و برداشت‌هایتان دسترسی پیدا کرد. اما آیا راه‌حلی وجود دارد که تراکنش شما بدون فاش شدن اطلاعات تایید شود؟

۳ مثال کاربردی برای درک کامل اثبات دانش صفر (ZKP)

برای درک بهتر این فناوری، در ادامه به سه مثال ساده اما کاملا کاربردی می‌پردازیم.

مثال اول: ورود به غار و اثبات بدون افشا

تصور کنید می‌خواهید به یک دوست ثابت کنید که رمز ورود به یک غار جادویی را بلد هستید اما نمی‌خواهید خود رمز را لو بدهید. غار به شکل یک دایره است که از دو مسیر A و B به یک در جادویی ختم می‌شود. این در فقط با گفتن رمز باز می‌شود.

پل کهکشانی او ام پی فینکس

دیگه نیازی نیست رمزارزهات رو نقد کنی! پل کهکشانی اوام‌پی فینکس، از رمزارزات کم می‌کنه و تراکنش ریالی انجام می‌ده

همین حالا سفارش بده

در این سناریو، شما وارد غار می‌شوید و یکی از مسیرها را انتخاب می‌کنید (مثلا مسیر A). دوست شما که بیرون غار ایستاده‌است، به‌صورت تصادفی از شما می‌خواهد که از مسیر B خارج شوید. اگر رمز را بلد باشید، می‌توانید در جادویی را باز کرده و از مسیر خواسته‌شده خارج شوید. اما اگر رمز را ندانید، تنها در صورتی موفق می‌شوید که دوستتان مسیر درست را حدس زده باشد و این شانس در هر دور فقط ۵۰ درصد است.

با تکرار این فرایند چندین بار (مثلا ۲۰ یا ۳۰ بار)، احتمال اینکه شما فقط شانس آورده باشید تقریبا صفر می‌شود. به این ترتیب، بدون اینکه رمز را فاش کرده باشید، ثابت می‌کنید که آن را می‌دانید.

مثال دوم: احراز هویت بدون فاش‌کردن اطلاعات شخصی

حال فرض کنید در یک صرافی ارز دیجیتال ثبت‌نام کرده‌اید و نیاز است که سن شما تایید شود. صرافی تنها می‌خواهد بداند آیا شما بالای ۱۸ سال هستید یا نه اما شما تمایلی به افشای دقیق تاریخ تولد یا اطلاعات هویتی خود ندارید.

اینجاست که اثبات دانش صفر وارد عمل می‌شود. شما می‌توانید با استفاده از الگوریتم‌های ZK-SNARK یا ZK-STARK، بدون فاش‌کردن تاریخ تولد، اثبات کنید که بالای ۱۸ سال سن دارید. سیستم فقط پاسخ نهایی را دریافت می‌کند (مثلا: «بله، این فرد بالای ۱۸ سال است») و هیچ اطلاعات اضافه‌ای منتقل نمی‌شود.

این نوع احراز هویت می‌تواند در بخش‌های متعددی مانند رای‌گیری دیجیتال، خدمات مالی یا دسترسی به محتواهای خاص بر اساس شرایط احراز، بسیار کارآمد و ایمن باشد.

مثال سوم: اثبات وجود میدان آزادی در تصویر

فرض کنید که یک عکس بزرگ از بالای تهران گرفتید و شما می‌دانید که میدان آزادی در کجای عکس قرار دارد اما دوستتان وقتی به عکس نگاه می‌کند نمی‌تواند تشخیص دهد که میدان آزادی در کجا قرار گرفته‌است. برای اینکه شما به او ثابت کنید که از مختصات دقیق میدان آزادی اطلاع دارید، بدون اینکه اطلاعات مختصات را به او بدهید، می‌توانید از علم دانش صفر به صورت زیر استفاده کنید:

یک برگه کاغذ به اندازه ابعاد عکس انتخاب کنید و روی کل تصویر را بپوشاند. حال دقیقا جای میدان آزادی را روی آن کاغذ سوراخ کنید؛ به طوری که فقط میدان آزادی مشخص باشد و اطلاعات دیگر عکس فاش نشود. با این کار به دوست شما اثبات می‌شود که مختصات میدان آزادی را می‌دانید، بدون اینکه مختصات دقیق را پیش او فاش کرده‌باشید.

الگوریتم اثبات دانش صفر چگونه باید باشد؟ سه ویژگی مهم که باید بشناسید

به طور کلی، فناوری اثبات دانش صفر قوی باید سه ویژگی اصلی داشته‌باشد:

• کامل بودن (Completeness): اگر تراکنش درست باشد و هر دو طرف به‌درستی عمل کنند، تاییدکننده قانع خواهد شد.
• درستی (Soundness): اگر تراکنش نادرست باشد، هیچ اثبات‌کننده متقلبی نمی‌تواند تاییدکننده را فریب دهد.
• دانش صفر (Zero-Knowledge): هیچ اطلاعاتی جز صحت تراکنش منتقل نمی‌شود.

دو نوع اصلی اثبات دانش صفر و کاربردهای آن در دنیای امروز

اثبات‌های دانش صفر به دو نوع کلی تقسیم می‌شوند:

• اثبات دانش تعاملی (Interactive): اثبات‌کننده و تاییدکننده طی چند مرحله با هم ارتباط برقرار می‌کنند.
• اثبات دانش غیرتعاملی (Non-Interactive): تنها با یک پیام اثبات، بیانیه تایید می‌شود و هر کسی می‌تواند آن را بررسی کند.

در دنیای امروز، به‌ویژه در فناوری بلاکچین، الگوریتم‌های اثبات دانش صفر نقشی حیاتی دارند. این الگوریتم‌ها امکان تایید تراکنش‌ها یا هویت افراد را بدون فاش شدن اطلاعات حساسی مانند مقدار تراکنش یا هویت کاربران فراهم می‌کنند.

الگوریتم دانش صفر چگونه عمل می کند؟

مکانیسم عملکرد این فناوری را به طور تخصصی می‌توان در قالب سه مرحله ساده ولی دقیق توضیح داد:

۱. تعهد اولیه (Commitment): اثبات‌کننده ابتدا بدون افشای اطلاعات، یک تعهد رمزنگاری‌شده ایجاد می‌کند که محتوای تراکنش را در خود دارد،. می‌توانید این مورد را مانند قفل کردن یک راز در یک جعبه مهر و موم‌شده در نظر بگیرید.

۲. چالش (Challenge): تاییدکننده یک چالش تصادفی و غیرقابل پیش‌بینی مطرح می‌کند. این تصادفی بودن تضمین خواهد کرد که تنها کسی که واقعا از راز اطلاع دارد، قادر به پاسخ‌گویی درست است.

۳. پاسخ (Response): اثبات‌کننده، بر اساس تعهد اولیه و چالش مطرح‌شده، پاسخی ارائه می‌دهد که تاییدکننده آن را بررسی کرده و در صورت اعتبار، تراکنش یا بیانیه را می‌پذیرد.

این چرخه ممکن است چندین بار تکرار شود تا احتمال تقلب یا حدس‌زدن به شدت کاهش یابد. با تکرار این فرایند، اعتماد تاییدکننده به آگاهی اثبات‌کننده بیشتر می‌شود، بدون اینکه هیچ رازی فاش گردد.

بررسی عمیق: اثبات تعاملی در برابر غیرتعاملی

اثبات‌های تعاملی (Interactive ZKPs) شامل تبادل چندمرحله‌ای پیام بین اثبات‌کننده و تاییدکننده هستند؛ فرایندی مانند یک رقص هماهنگ که با هر گام اعتماد بیشتری ایجاد می‌کند.

اثبات‌های غیرتعاملی (Non-Interactive ZKPs) برخلاف حالت قبلی، با یک پیام واحد کار می‌کنند. در این حالت، اثبات‌کننده تنها یک اثبات ارسال می‌کند و تاییدکننده در هر زمان می‌تواند صحت آن را بررسی کند. این روش معمولا با استفاده از روشی به‌نام الگوی فیات-شامیر (Fiat-Shamir) به اثبات‌های تعاملی تبدیل‌شده و امنیت آن حفظ می‌شود.

مزایا و معایب استفاده از فناوری اثبات دانش صفر

فناوری اثبات دانش صفر (ZKP) یکی از نوآوری‌های تحول‌آفرین در حوزه رمزنگاری است که با ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود مزایای چشمگیری ارائه می‌دهد، هرچند چالش‌هایی نیز پیش روی آن قرار دارد که نباید نادیده گرفته شوند.

مزایای اثبات دانش صفر

۱. ارتقای حریم خصوصی و کاهش داده‌های در معرض خطر

فناوری ZKP بدون افشای اطلاعات، امکان تایید بیانیه‌هایی مانند سن، اعتبار تراکنش یا وضعیت شناسایی را فراهم می‌کند. این قابلیت با مقررات حفظ حریم خصوصی مانند GDPR و CCPA هم‌راستا بوده و به‌طور موثری خطر افشای اطلاعات یا هویت را کاهش می‌دهد.

۲. افزایش امنیت و کاهش وابستگی به نهادهای واسط

در سیستم‌های مبتنی بر ZKP، دیگر نیازی به ذخیره‌سازی متمرکز داده‌های حساس وجود ندارد. به‌جای اعتماد به اشخاص ثالث، اعتماد به اصول رمزنگاری جایگزین می‌شود که به طرز چشمگیری امنیت را افزایش می‌دهد.

۳. تایید سریع و قابلیت مقیاس‌پذیری

برخی الگوریتم‌های ZKP با اثبات‌هایی کم‌حجم و فرآیند تایید سریع همراه هستند. این ویژگی به‌ویژه در بلاکچین و شبکه‌های غیرمتمرکز که عملکرد و کارایی از اهمیت بالایی برخوردارند، مزیتی کلیدی محسوب می‌شود.

۴. انطباق با قوانین و افزایش تعامل‌پذیری

ZKP به پلتفرم‌ها این امکان را می‌دهد که بدون افشای اطلاعات کاربران، سازگاری خود با الزامات قانونی مانند احراز هویت (KYC) و قوانین ضدپولشویی (AML) را ثابت کنند. همچنین، این فناوری به تعامل میان بلاکچین‌های مختلف کمک می‌کند زیرا می‌توان با استفاده از آن بدون انتشار داده، اطلاعات را تایید کرد.

نگاهی به معایب اثبات دانش صفر

۱. بار محاسباتی بالا

بسیاری از پروتکل‌های ZKP نیازمند پردازش‌های سنگین محاسباتی هستند که می‌تواند باعث کاهش سرعت سیستم‌ها و افزایش فشار بر منابع شود؛ به‌ویژه در محیط‌هایی که نیاز به پردازش هم‌زمان و در مقیاس وسیع دارند.

۲. پیچیدگی در پیاده‌سازی

طراحی و ساخت سیستم‌های ZKP ایمن نیازمند دانش عمیق رمزنگاری است. هرگونه خطا در طراحی یا پیاده‌سازی ممکن است نه‌تنها امنیت سیستم را تضعیف کند بلکه منجر به افشای ناخواسته اطلاعات حساس شود.

۳. خطرات مرتبط با راه‌اندازی مورد اعتماد (Trusted Setup)

برخی از انواع ZKP، مانند zk-SNARK به یک راه‌اندازی اولیه‌ای وابسته هستند که اگر به خطر بیفتد، می‌تواند کل امنیت سیستم را دچار مشکل کند و منجر به آسیب‌پذیری گسترده شود.

۴. محدودیت‌های مقیاس‌پذیری و فقدان استانداردسازی

سیستم‌های مبتنی بر ZKP اغلب هنگام پردازش حجم بالای تراکنش‌ها با دشواری مواجه می‌شوند. علاوه‌بر این، نبود استانداردهای مشخص، سازگاری میان سیستم‌ها را دشوار کرده و از گسترش سریع این فناوری جلوگیری می‌کند.

۵. نگرانی‌های قانونی و احتمال سوءاستفاده

با وجود اینکه ZKP به حفظ حریم خصوصی کمک می‌کند اما می‌تواند زمینه‌ای برای فعالیت‌های غیرقانونی نیز فراهم سازد. از این رو، نهادهای نظارتی ممکن است در مواجهه با چنین فناوری‌هایی، رویکردی محتاطانه یا سخت‌گیرانه اتخاذ کنند.

کاربردهای الگوریتم اثبات دانش صفر 

در ادامه به کاربردهای این فناوری می‌پردازیم:

۱. افزایش امنیت و مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین و امور مالی

رول‌آپ‌های مبتنی بر ZKP با ارائه نهایی‌شدن سریع‌تر تراکنش‌ها، امکان تراکنش‌های فراوان با هزینه کم و حفظ امنیت لایه‌ پایه را فراهم می‌آورند.

۲. احراز هویت و حریم خصوصی دیجیتال

ZKPها به کاربران اجازه می‌دهند ویژگی‌هایی مانند سن بالای ۱۸ سال یا داشتن مدرک معتبر را بدون افشای اطلاعات شخصی اثبات کنند.

اتحادیه اروپا از طرح‌هایی مانند eIDAS ۲.۰ و کیف دیجیتال (Digital Identity Wallet) استفاده می‌کند تا این موارد با حفظ حریم خصوصی و استانداردسازی انجام شوند.

گوگل نیز اخیرا نسخه‌ای متن‌باز از پیاده‌سازی ZKP را منتشر کرده تا این فناوری را در پروژه‌هایی مانند تایید سن برای اپ‌ها تسهیل کند.

۳. رای‌گیری امن 

یکی از کاربردهای مهم ZKP در رای‌گیری‌های دیجیتال است که با استفاده از آن می‌توان اصالت رای و محرمانگی رای‌دهنده را حفظ کرد و امکان تقلب را کاهش داد.

۴. امنیت و اعتماد در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

در فضای هوش مصنوعی، ZKP برای تضمین رفتار اخلاقی مدل‌ها بدون افشای جزییات داخلی آن‌ها در حال رشد است.

همچنین کاربردهایی مانند مدل‌های زبانی بزرگ اثبات دانش صفر (ZKLLM) در حال ظهور است که امکان ارائه پاسخ یا محاسبه را بدون افشای مدل یا داده‌های آموزشی فراهم می‌کند.

۵. اینترنت اشیا (IoT) و تایید اعتبار بین دستگاه‌ها

پروژه‌هایی مانند zk‑IoT نشان داده‌اند که می‌توان از ZKP برای تایید اجرای کد یا تبادل داده بین دستگاه‌های IoT به‌صورت امن و خصوصی استفاده کرد.

۶.زنجیره تامین، حسابرسی و حفظ اسرار تجاری

شرکت‌ها می‌توانند با استفاده از ZKP، تایید صحت تراکنش‌ها یا موجودی را بدون افشای جزییات حساس انجام دهند.

کدام ارزهای دیجیتال از الگوریتم Zero-Knowledge Proof بهره می‌برند؟

فناوری اثبات با دانش صفر (ZKP) نقش مهمی در ارتقای حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری در دنیای بلاک‌چین ایفا می‌کند. در این بخش، نگاهی جامع به پروژه‌های رمزارزی خواهیم داشت که از این فناوری پیشرفته بهره می‌برند.

۱. زیکش (ZEC)

یکی از نخستین و برجسته‌ترین ارزهایی که با الگوریتم اثبات دانش صفر همسو شده  زیکش است که با استفاده از zk-SNARKs امکان انجام تراکنش‌های مخفیانه را فراهم می‌کند. این تراکنش‌ها موسوم به «تراکنش‌های محافظت‌شده (shielded)» می‌توانند فرستنده، گیرنده و مبلغ را پنهان نگه دارند، در حالی‌که اعتبار آن‌ها بدون افشای هیچ اطلاعاتی قابل تایید است. کاربران در زیکش می‌توانند بین انتقال عمومی یا خصوصی انتخاب داشته‌باشند که توازنی هوشمندانه میان شفافیت و محرمانگی ایجاد می‌کند.

۲. مونرو (XMR)

مونرو به‌عنوان رمزارزی با حریم خصوصی پیش‌فرض شناخته می‌شود. این پروژه با بهره‌گیری از امضاهای حلقه‌ای (Ring Signatures)، آدرس‌های مخفی (Stealth Addresses) و تراکنش‌های محرمانه حلقه‌ای (RingCT) کلیه جزییات تراکنش‌ها را پنهان می‌سازد. همچنین، الگوریتم بولت پروفز (Bulletproofs) به افزایش کارایی و حفظ محرمانگی مقادیر تراکنش کمک می‌کند.

۳. Firo (زد کوین سابق)

فیرو (Firo) از پروتکل للانتوس (Lelantus) بهره می‌برد که با حذف تاریخچه تراکنش‌ها و صدور کوین‌های جدید با سریال‌های متفاوت، تراکنش‌هایی غیرقابل ردیابی ایجاد می‌کند. این فرایند بدون نیاز به تنظیمات اولیه اعتمادمحور انجام می‌شود که هم امنیت را بالا می‌برد و هم اجرای آن را ساده‌تر می‌سازد.

۴. بیم (BEAM)

بیم بر پایه پروتکل میمبل ویمبل (Mimblewimble) ساخته شده و با به‌کارگیری اصول ZKP، تراکنش‌هایی محرمانه ارائه می‌دهد که در آن آدرس‌ها و مبالغ مخفی می‌مانند. 

۵. هورایزن (ZEN)

هورایزن (Horizen) که انشعابی از زیکش محسوب می‌شود، از zk-SNARKs برای انجام تراکنش‌های محرمانه استفاده می‌کند. علاوه‌بر این، اکوسیستمی برای توسعه اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps)، ارسال پیام خصوصی و نشر محتوای رمزنگاری‌شده نیز ارائه می‌دهد.

۶. مینا پروتکل (MINA)

مینا با عنوان «سبک‌ترین بلاک‌چین جهان» شناخته می‌شود. این پروژه با استفاده از zk-SNARKs، اندازه کل بلاک‌چین را تنها روی ۲۲ کیلوبایت نگه می‌دارد که امکان اعتبارسنجی کامل زنجیره را با منابع بسیار محدود فراهم می‌سازد. این ویژگی Mina را به گزینه‌ای بسیار مقیاس‌پذیر و مناسب برای حفظ حریم خصوصی تبدیل می‌کند.

۷. دیگر رمزارزهای مطرح مبتنی بر اثبات دانش صفر؛ از زی‌کی سینک تا پالیگان

تمامی این پروژه‌ها در دسته راه‌کارهای zk-Rollup قرار می‌گیرند که برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه اتریوم طراحی شده‌اند و اغلب از قابلیت‌های حریم خصوصی نیز بهره می‌برند:

• زی‌کی سینک (zkSync): پلتفرمی بر پایه zk-SNARKs که اجرای سریع و ایمن تراکنش‌ها را ممکن می‌سازد.
• لوپرینگ (LRC): پروتکل صرافی غیرمتمرکز مبتنی بر zk-Rollup با قابلیت انجام معاملات خصوصی و کم‌هزینه محسوب می‌شود.
• ایمیوچبل ایکس (IMX): راهکاری مقیاس‌پذیر برای NFTها و بازی‌های بلاک‌چینی با کارمزد نزدیک به صفر است.
• پالیگان (Polygon zkEVM): محیطی سازگار با ماشین مجازی اتریوم که اجرای قراردادهای هوشمند را در بستر zk-Rollup با حفظ حریم خصوصی امکان‌پذیر می‌سازد.

چرا صرافی او ام پی فینکس بهترین گزینه برای خرید ارزهای مبتنی بر اثبات دانش صفر است؟

صرافی او‌ ام‌ پی فینکس با فراهم‌کردن بهترین شرایط معاملاتی، به یکی از گزینه‌های ممتاز برای کاربران ایرانی در حوزه رمزارز تبدیل شده‌است. این پلتفرم با کارمزدهای رقابتی در معاملات اسپات که بین ۰.۲ تا ۰.۳۵ درصد متغیر است و همچنین عدم دریافت کارمزد برای واریز ریالی، فعال‌سازی ربات‌های معامله‌گر و مشارکت در استخر، فضایی حرفه‌ای و درعین‌حال اقتصادی برای کاربران خود فراهم کرده‌است.

این پلتفرم دانش بنیان با بهره‌گیری از کیف‌پول‌های سرد برای نگهداری دارایی‌ها و احراز هویت سریع و ساده، امنیت و اعتماد را در بالاترین سطح تضمین می‌کند. بنابراین، او‌ ام‌ پی فینکس گزینه‌ای مناسب برای خرید برترین رمزارزهای مبتنی بر فناوری اثبات دانش صفر محسوب می‌شود. اگر به‌دنبال تجربه‌ای مطمئن، پیشرفته و کم‌هزینه در دنیای رمزارز هستید، این صرافی یکی از بهترین انتخاب‌ها برای شروع و ادامه مسیر سرمایه‌گذاری دیجیتال شما خواهد بود.

جمع‌بندی: چرا ارزهای دیجیتال مبتنی بر فناوری اثبات دانش صفر اهمیت دارند؟

ارزهای دیجیتال مبتنی بر الگوریتم Zero Knowledge، انقلابی در حفظ حریم خصوصی و امنیت تراکنش‌های دیجیتال ایجاد کرده‌اند زیرا  این فناوری اجازه می‌دهد تا صحت یک ادعا یا تراکنش بدون افشای اطلاعات حساس و جزییات آن تایید شود.

نحوه عملکرد فناوری اثبات دانش صفر بر پایه الگوریتم‌های پیشرفته‌ای است که امنیت و اعتماد را در دنیای بلاکچین تضمین می‌کند. الگوریتم اثبات دانش صفر اینک کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف از جمله احراز هویت، رای‌گیری دیجیتال و تراکنش‌های مالی بدون واسطه دارد.

بنابراین، شناخت و استفاده از ارز دیجیتال Zero Knowledge نه تنها امنیت شما را بالا می‌برد، بلکه آینده فناوری‌های غیرمتمرکز را نیز متحول می‌کند. 

سوالات متداول: