ما هو مفهوم إثبات المعرفة الصفرية ولماذا يتم استخدامه؟

إثبات المعرفة الصفرية (ZKP) هو تقنية تشفير تتيح التحقق من صحة جزء من المعلومات دون الكشف عن المعلومات نفسها، وقد تزايدت أهمية هذه التقنية في مجال البلوكتشين والعملات الرقمية والتمويل اللامركزي لتعزيز الخصوصية والأمان. 

العديد من مشاريع التمويل اللامركزي تستخدم بالفعل إثبات المعرفة الصفرية لتزويد المستخدمين بخصوصية وأمان أفضل للخدمات مثل الإقراض والاقتراض والتداول. يقوم عدد من سلاسل بلوكتشين الطبقة الأولى بإضافة عمليات تجميع قائمة على إثبات المعرفة الصفرية أو zkEVM. من المتوقع أن تلعب تقنية إثبات المعرفة الصفرية دوراً مهماً بشكل متزايد في عالم البلوكتشين والويب 3 حيث من المتوقع أن يتم اعتماد تطبيقاتها على نطاق واسع.

كيف يعمل إثبات المعرفة الصفرية؟

إثبات عدم المعرفة هو طريقة يمكن من خلالها لأحد الأطراف (المُثبِت) أن يثبت لطرف آخر (المدقق) أن معلومة ما صحيحة دون الكشف عن أي معلومات إضافية. تعتبر هذه التقنية مفيدة بشكلٍ خاص عندما تكون المعلومات حساسة ولا يريد المُثبِت أن يتمكن المدقق من الوصول إليها.

يقدم المُثبِت إثباتاً رياضياً لا يُمكن لاحد سواه تقديمه ويمكن للمدقق استخدام هذا الدليل للتحقق من صحة البيان، ولكن لا يمكنه استخدام الإثبات نفسه لإعادة بناء المعلومات الأصلية.

تخيل نفقاً به مدخلين، المدخل (أ) والمدخل (ب)، ويوجد باب مغلق برمز سري يحجب المسار الوحيد ويمنع الأشخاص من السير عبر النفق من طرف إلى آخر (أ إلى ب). أنت تعرف الرمز السري وتريد بيعه للسيدة إكس التي تريد الوصول إلى النفق. أنت تُريد منها أن تدفع مقدماً قبل أن تكشف لها عن الرمز، ولكنها تريد منك أولاً إثبات أنك تعرف الرمز بالفعل. في هذه الحالة، يمكنها القيام بذلك من خلال الوقوف أمام النفق ومشاهدتك وأنت تدخل أحد المداخل وتخرج من الآخر. وهكذا ستكون مُطمئنة بأنك تعرف الرمز السري حقاً.

لماذا نستخدم إثباتات المعرفة الصفرية؟ 

تكمن شعبية إثباتات المعرفة الصفرية في البلوكتشين والعملات الرقمية في الطلب المتزايد على الخصوصية والأمان في المعاملات الرقمية، مع ظهور تقنية البلوكتشين والعملات الرقمية برزت حاجة متزايدة لطريقة للتحقق من المعاملات دون الكشف عن المعلومات الحساسة وهو مطلب يمكن أن تلبيه إثباتات المعرفة الصفرية.

جذبت إثباتات المعرفة الصفرية مزيداً من الاهتمام في السنوات الأخيرة، مع إطلاق العديد من البروتوكولات التي تستخدم إثباتات المعرفة الصفرية، كما قامت سلاسل البلوكتشين الرئيسية ببناء تجميعات المعرفة الصفرية. وكان مؤتمر DevCon 2022 خير دليل على الشعبية الواضحة لإثباتات المعرفة الصفرية، حيث تطرقت أكثر من 20%من جميع المحادثات إلى هذه التكنولوجيا.

أهم التطورات

أحد التطورات الرئيسية في إثباتات المعرفة الصفرية هو زيادة استخدام zk-SNARKs، وهو نوع معين من إثباتات المعرفة الصفرية. تم تعميم استخدام zk-SNARKs على نطاق واسع في العديد من تطبيقات التمويل اللامركزي، مثل معاملات الرموز الخاصة والإقراض والاقتراض المحمي. أحد التطورات الرئيسية الأخرى في إثباتات المعرفة الصفرية هو التركيز المتزايد على قابلية التوسع والأداء عبر تجميعات zkRoll-ups. 

دليل المعرفة الصفرية (zk-SNARKs)

إن حجة المعرفة الموجزة غير التفاعلية للمعرفة الصفرية (zk-SNARKs) هي نوع محدد من إثبات عدم المعرفة يسمح بالتحقق من أي معلومة دون الكشف عنها.

تم استخدام zk-SNARKs بالفعل في تطبيقات مثل Zcash ونظام الدفع القائم على البلوكتشين من JP Morgan Chase، كما تم استخدامه أيضاً كطريقة لمصادقة العملاء على الخوادم بشكل آمن.

zkRoll-ups

zkRoll-ups هو حل توسعي لشبكات البلوكتشين يسهل تجميع معاملات متعددة في معاملة واحدة أكبر يتم تسجيلها بعد ذلك على البلوكتشين. على سبيل المثال أطلقت سلسلة BNB شبكة الاختبار الخاصة بها zkBNB القائمة على تجميعات zkRoll-up في عام 2022.

يمكن لـ zkBNB تجميع مئات المعاملات في دفعة واحدة خارج السلسلة وإنشاء دليل تشفير لإثبات صحة جميع المعاملات. توفر zkRoll-ups توازنًا بين قابلية التوسع والأمان وهي مناسبة للإعدادات عالية النطاق ومنخفضة التأخير.

حالات استخدام إثباتات المعرفة الصفرية

لإثباتات المعرفة الصفرية العديد من حالات الاستخدام، وقد تم بالفعل تحقيق بعضها، ومن المتوقع أن يصبح الآخرون حقيقة واقعة في المستقبل. تتضمن بعض حالات استخدام إثباتات المعرفة الصفرية الرئيسية: 

التحقق من الهوية الرقمية

يمكن استخدام إثباتات المعرفة الصفرية للتحقق من هويات المستخدمين دون الكشف عن أي معلومات شخصية حساسة. يمكن أن يكون هذا مفيداً في تطبيقات مثل أنظمة التصويت الرقمي، حيث يجب التحقق من هوية الناخبين دون الكشف عن هويتهم.

المعاملات التي تحافظ على الخصوصية

واحدة من أكثر حالات الاستخدام شيوعاً لإثبات المعرفة الصفرية في العملات الرقمية هي تمكين المعاملات التي تحافظ على الخصوصية. على سبيل المثال يستخدم تطبيق MantaPay اللامركزي التابع لشركة Manta Networks إثباتات المعرفة الصفرية لتمكين المستخدمين من إجراء معاملات على منصات التبادل اللامركزي دون الكشف عن هوياتهم أو تفاصيل المعاملات. يتيح ذلك للمستخدمين الحفاظ على خصوصيتهم مع الاستمرار في إجراء المعاملات على المنصة.

معاملات محمية

Zcash هي عملة رقمية تستخدم إثباتات المعرفة الصفرية لتمكين المعاملات المحمية. في مثل هذه المعاملات، يتم إخفاء عناوين المرسل والمستلم، وكذلك مبالغ المعاملات من سلسلة البلوكتشين العامة، مما يوفر خصوصية إضافية للمستخدمين.

الترميز والتحقق من الملكية

يمكن أيضاً استخدام إثباتات المعرفة الصفرية لترميز الأصول والتحقق من إثبات ملكيتها. على سبيل المثال، يمكن ترميز الممتلكات ويمكن لأي طرف التحقق من ملكيتها دون الكشف علناً عن أي معلومات أخرى.

الامتثال على مستوى العالم

تطبق بعض البلدان لوائح صارمة فيما يتعلق بجمع المعلومات المالية ومشاركتها، والتي قد يكون من الصعب على المنصات اللامركزية الامتثال لها. ويمكن استخدام إثباتات المعرفة الصفرية لمشاركة المعلومات المطلوبة مع الجهات التنظيمية والحفاظ على خصوصيتها من الأطراف الأخرى.

يمكن أن يساعد ذلك في سد الفجوة بين المنصات اللامركزية والمؤسسات المالية التقليدية، مما يسهل على التمويل اللامركزي الامتثال للوائح في مختلف الولايات القضائية.

مستقبل إثباتات المعرفة الصفرية في البلوكتشين

من المرجح أن تؤدي إثباتات المعرفة الصفرية إلى ابتكارات تكنولوجية جديدة في المستقبل. بعض التطورات المستقبلية المتعلقة إثباتات المعرفة الصفرية تستحق الاهتمام لتشمل: 

طبقات الخصوصية عبر السلسلة

مع استمرار نمو وتطور أنظمة البلوكتشين والتمويل اللامركزي، توجد حاجة متزايدة للتشغيل البيني عبر شبكات البلوكتشين المختلفة. ستسمح طبقات الخصوصية عبر السلاسل بإجراء المعاملات على مختلف شبكات البلوكتشين مع الحفاظ على خصوصية الأطراف المعنية.

إثبات المعرفة الصفرية (zk-SNARKs)

يوجد مجال آخر يجب الانتباه إليه وهو الاستخدام المتزايد لـ zk-STARKs (حجة المعرفة الموجزة غير التفاعلية للمعرفة الصفرية)، وهو نوع أحدث من إثبات المعرفة الصفرية يعتبر أكثر كفاءة وأماناً من zk-SNARKs. وتوجد ميزة أخرى تتفوق بها ZK-STARKs على ZK-SNARKs وهي أنها أسرع في التحقق ولا تتطلب إعداداً موثوقاً به.

مجموعات أدوات سهلة الاستخدام 

يمكن أن تكون تقنية إثبات المعرفة الصفرية معقدة، ولا يتمتع كل فريق تطوير بالخبرة في هذا المجال المعين من التشفير. يمكن أن تساعد مجموعات أدوات إثباتات المعرفة الصفرية التي تكون سهلة الاستخدام في سد هذه الفجوة وتسهيل استخدام التكنولوجيا للمطورين من مختلف الخلفيات. 

قيود إثباتات المعرفة الصفرية

تمثل إثباتات المعرفة الصفرية طريقة فريدة للتحقق من صحة المعلومات مع الحفاظ على الخصوصية، لكنها لا تقدم ضماناً بنسبة 100%، في حين أن احتمال التحقق من كذب المثبت يكاد يذكر يجب أن يدرك المستخدمون أن إثباتات المعرفة الصفرية لا تخلو من القصور.

بالإضافة إلى ذلك، الخوارزميات المستخدمة من قبل إثباتات المعرفة الصفرية تتطلب موارد حسابية مكثفة. في بعض أنواع إثباتات المعرفة الصفرية، تعد الحوسبة المكثفة ضرورية لأنها تتطلب العديد من التفاعلات بين المدققين والمثبتين. في حالات أخرى، تكون الخوارزميات مكثفة للغاية من الناحية الحسابية مما قد يحد من استخدامات إثباتات المعرفة الصفرية.