Zero-knowledge Proof (ZKP) là gì?
Zero-knowledge proof (ZKP) là một công nghệ mật mã học. Cốt lõi hoạt động của nó là phương pháp mà một bên có thể chứng minh với bên khác (người xác minh) rằng họ biết một giá trị ‘x’, mà không cần tiết lộ cho bên khác biết ‘x’ là gì.
Ví dụ về Zero-knowledge Proof
Hãy cùng đọc qua một câu chuyện để hiểu rõ hơn về cách Zero-knowledege Proof hoạt động:
Peggy Whistle là một nhà sửa học nghệ thuật hàng đầu thế giới. Cô cũng là chuyên gia trong việc giám định các tác phẩm của Davinci. Một hôm khi đang ở nhà thì Peggy nhận được một cuộc gọi từ cảnh sát yêu cầu đến Paris ngay lập tức.
Vài giờ sau, Peggy đã có mặt tại bảo tàng Louvre, Paris. Một người đàn ông là Victor, tự xưng là cảnh sát Paris đang đợi cô ấy sẵn tại một căn phòng. Victor nói:
“Cảm ơn cô đã cất công đến đây. Chúng tôi đang phải đối mặt với một tình huống hy hữu. Thông tin này đang được giữ kín, bức Mona Lisa đã bị đánh cắp vào đêm qua. Cảnh sát đã lần theo dấu vết của chiếc xe của kẻ tình nghi. Cuối cùng chúng tôi đã bắt được tên trộm dưới tháp Eiffel. Tuy nhiên khi chúng tôi khám xét chiếc xe, chúng tôi phát hiện ra 2 bức Mona Lisa. Dĩ nhiên chúng tôi không có lựa chọn nào khác ngoài việc thu giữ cả 2 bức tranh và đem chúng về đây”.
Chỉ còn vài giờ nữa, buổi triển lãm lớn nhất của Paris sẽ bắt đầu, Victor yêu cầu Peggy nhanh chóng chỉ ra bức tranh Mona Lisa thật.
Victor vừa nói vừa kéo tấm vải đen ra khỏi hai bức tranh. Hai nàng Mona Lisa giống hệt nhau. Peggy vô cùng ấn tượng trước sự chính xác của bức tranh giả mạo.
Sau vài phút yên lặng kiểm tra,Peggy đã phát hiện ra bức tranh giả mạo. Cô định kể lại với viên cảnh sát Victor, nhưng một suy nghĩ thoáng qua đã kịp ngăn cản cô lại. Hiện tại chưa có bằng chứng nào cho thấy anh ta là cảnh sát Paris. Nếu Victor mới thực sự là tên trộm thì sao?
Trực giác mách bảo, có lẽ chính Victor là người đã tạo ra bức tranh Mona Lisa giả và đang thực hiện quá trình tráo đổi tác phẩm. Đây có thể là bài kiểm tra cuối cùng về độ chính xác – và chính Peggy là chìa khóa. Cô cảm thấy mọi việc rất kỳ lạ.
Nếu cô ấy chỉ đơn giản nói rằng hai bức tranh giống hệt nhau. Victor chắc chắn sẽ treo lại bức tranh giả (bởi vì anh ta là người tạo ra nó, và chắc chắn đã đánh dấu vào đâu đó), bức tranh thật vẫn sẽ bị đánh cắp. Sau đó đó Peggy sẽ phải báo với cảnh sát rằng bức Mona Lisa thật đã biến mất.
Hoặc cô ấy nên cho thấy sự khác biệt giữa hai bức tranh. Victor có thể sẽ từ bỏ việc hoán đổi vì biết tác phẩm của mình chưa hoàn chỉnh. Nhưng anh ta sẽ biết được điểm thiếu hoàn thiện và sẽ có những bức Mona Lisa khác với độ chính xác cao hơn được ra đời.
Cô cần một cách để chứng mình rằng cô có thể phân biệt được đâu là bức tranh thật, để đảm bảo Victor không thể công khai bỏ trốn với bức tranh thật. Nhưng cô cần làm vậy mà không tiết lộ bất kì kiến thức vào về bức tranh mà cô biết, để anh ra không học hỏi được gì.
Và cô cần một Zero-knowledge Proof để chứng minh cô biết sự khác biệt giữa hai bức tranh.
“Tôi sẽ chứng minh cho anh thấy hai bức tranh này khác nhau, và nhờ đó tôi biết được bức nào là Mona Lisa thật, nhưng tôi sẽ không tiết lộ sự khác biệt là gì”, Peggy nói.
“Làm thế nào mà cô làm được điều đó? Tôi xin lỗi nhưng Peggy, chúng tôi đang rất gấp và không có thời gian để đùa, xin hãy chỉ cho tôi biết sự khác biệt”, Victor ngạc nhiên.
“Cũng không quá phức tạp, sẽ nhanh thôi. Tôi sẽ chỉ vào một bức tranh, và anh hãy nhớ là tôi đã chỉ vào bức tranh nào. Sau đó anh sẽ bịt mắt tôi, tiếp đó hoán đổi các bức tranh hoặc thậm chí để chúng ở vị trí hiện tại. Khi hoàn tất, hãy tháo khăn cho tôi và tôi sẽ chỉ một lần nữa vào bức tranh ban đầu tôi lựa chọn”, Peggy nói.
“Nhưng đó chỉ là xác suất 50-50, làm sao tôi biết rằng cô không đoán bừa?“, Victor đáp.
“Vậy thì hãy làm lại điều đó 10 lần. Nếu tôi thực sự biết điểm khác biệt giữa hai bức tranh. Tôi có thể chỉ đúng mọi lần. Nếu tôi không thể phân biệt được sự khác biệt giữa chúng, thì trong 10 vòng cộng lại, tôi sẽ có ít hơn 1 trên 1000 cơ hội đoán đúng. Chính xác mà nói, xác suất đoán đúng là 1/2 lũy thừa của 10, hoặc 1 phần 1024”, Peggy cho biết.
Qua 10 lần thử, Peggy đã thực sự đã chỉ vào cùng một bức tranh, với xác suất rất cao (1023/1024 hoặc 99,9%). Cô ấy đã cho thấy mình có thể phân biệt giữa các bức tranh thật giả mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về sự khác biệt mà cô ấy đã phát hiện ra.
Hơn nữa, trực giác của Peggy đã đúng! Victor đã biết bức tranh nào là Mona Lisa thật trước khi cô đến. Anh ta là một kẻ giả mạo và đang có ý định đánh cắp bức tranh thật. Anh ấy đã liên hệ với Peggy như là lần kiểm tra cuối cùng để đảm bảo rằng mọi việc, và cả bức tranh giả là hoàn hảo.
Tuy nhiên, anh ta đã thất vọng khi Peggy vẫn có thể phân biệt được sự khác nhau giữa hai bức tranh, điều đó cho thấy sự giả mạo đã không đạt tiêu chuẩn. Và anh ta cũng không biết được sự khác biệt nằm ở đâu.
Ưu điểm và hạn chế của Zero-knowledge proof (ZKP)
Giống như tất cả các dạng công nghệ khác, Zero-knowledge proof (ZKP) cũng có một loạt các ưu điểm và hạn chế riêng:
Ưu điểm của Zero-knowledge proof (ZKP)
- Khả năng mở rộng cho Blockchain: Các giải pháp Zk Rollup sử dụng công nghệ ZKP để tăng thông lượng và khả năng mở rộng cho các Blockchain layer 1, một số dự án tiêu biểu là StarkNET, Loopring và Zksync.
- Quyền riêng tư và bảo mật: Công nghệ Zero-knowledge proof (ZKP) giúp xác nhận tính đầy đủ và đúng đắn của dữ liệu mà không cần tiết lộ những thông tin quan trọng, vì vậy ngoài ứng dụng trong các layer 2 giúp tăng khả năng mở rộng. Công nghệ Zero-knowledge (ZKP) còn được ứng dụng trong các lớp ứng dụng về bảo mật và quyền riêng tư, ví dụ: Monero, Zcash,…
Hạn chế của Zero-knowledge Proof (ZKP)
- Yêu cầu một lượng lớn sức mạnh tính toán: Các giao thức ZKP thường dựa trên các phương trình toán học phức tạp. Vì vậy, chúng yêu cầu một sức mạnh tính toán lớn để vận hành và tính toán. Điều này đồng nghĩa sẽ khó để các máy tính phổ thông có thể tham gia vào quá trình xác thực giao dịch.
- Không thân thiện với các nhà phát triển: Một trong những ứng dụng chính Zero-knowledge proof (ZKP) là sử dụng cho các công nghệ Layer 2 để cải thiện khả năng mở rộng cho Blockchain, nhưng ở thời điểm hiện tại, các ứng dụng của Zk Rollup hiện chỉ giới hạn trong các khoản thanh toán đơn giản và giao dịch. Ngoài ra, Zk Rollup hiện tại không hỗ trợ khả năng tổng hợp, các ứng dụng Zk Rollup khác nhau không thể tương tác với nhau trong cùng một Layer 2.
Hai ứng dụng phổ biến của Zero-knowledge proof (ZKP)
Ứng dụng nhắn tin bảo mật
Các ứng dụng nhắn tin truyền thống yêu cầu người dùng xác minh danh tính của họ với một máy chủ tập trung. Với công nghệ ZKP, nó có thể được dùng để mã hóa dữ liệu end-to-end trong các ứng dụng nhắn tin, cho phép các tin nhắn được gửi một cách riêng tư.
Ngoài ra, ZKP có thể giúp một một cá nhân có thể chứng minh danh tính của họ mà không cần tiết lộ thêm thông tin cá nhân.
Sử dụng công nghệ ZKP trong lĩnh vực Blockchain
Công nghệ Zero-knowledge Proof hứa hẹn là một trong những giải pháp mở rộng cho trung và dài hạn cho Blockchain.
Với các giải pháp Zk Rollup, chúng cho phép Ethereum và Blockchain layer 1 khác mở rộng mạnh mẽ khi cho phép quá trình xác minh – xác nhận tính hợp lệ của giao dịch một cách nhanh chóng.
Bên cạnh đó, các Blockchain ứng dụng công nghệ ZKP như Mina Protocol hứa hẹn tạo ra thế hệ Blockchain hàng đầu trong lĩnh vực tiền mã hóa.
Các Blockchain sử dụng công nghệ Zero-knowledge Proof
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, riêng tư tốt hơn.
Về cơ bản, 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.
Sau đợt nâng cấp lớn vào cuối năm 2021, Secret network đang tích cực phát triển hệ sinh thái cho riêng mình bao gồm nhiều sector khác nhau 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. Nhìn chung, Immutable X vẫn còn rất nhiều chỗ cần cải thiện để thu hút thêm người dùng vì khối lượng giao dịch của platform vẫn thấp hơn nhiều khi so với OpenSea (trung bình từ $50M đến $100M mỗi ngày).
dYdX
dYdX là một trading platform được xây dựng trên StarkEX. Nền tảng hỗ trợ giao dịch nhiều loại sản phẩm sinh 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.
Về cơ bản, Polygon đang triển khai 3 Rollup để phục vụ cho các mục đích khác nhau:
- Polygon Hermez (ZK Rollup).
- Polygon Nightfall (Zk Rollup vào quyền riêng tư, hợp tác với Ernst & Young).
- Polygon Miden (dựa trên STARK, EVM Rollup).
Mina Protocol
Mina Protocol có tên gọi trước đây là Coda Protocol, Mina Protocol được thành lập bởi hai nhà khoa học là Evan Shapiro và Izaac Meckler. Sau gần 3 năm phát triển, Mina protocol đã chính thức mainnet vào giữa tháng 3 năm 2021.
Mina Protocol cũng là dự án nhận được đầu tư từ nhiều VC lớn trong ngành như Multicoin Capital, Polychain Capital, Coinbase Ventures,…
Mina Protocol là một smart contract platform ứng dụng công nghệ Zero-knowledge Proof được thiết kế để có kích thước không đổi là 22kb, kích thước bằng một vài tweet. Nếu thực hiện hoá được mục tiêu này, Mina Protocol sẽ trở thành Blockchain nhẹ nhất trên thế giới. Dĩ nhiên đó là một tương lai xa. Ở thời điểm hiện tại, dự án còn đang ở 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. Dusk network sử dụng Zero-knowledge Proof 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. Với Dusk network, các nhà phát triển có thể triển khai các ứng dụng tài chính với sự an tâm rằng dữ liệu liên quan đến người dùng và giao dịch vẫn riêng tư và ẩn danh. Dusk network sử dụng công nghệ ZKP PLONK proof để xác nhận và xác minh giao dịch.
Dusk Network testnet được cho rằng sẽ launch vào ngày 1/2/2022. Khi tất cả các tính năng đã được kiểm tra và thành công, Mainnet sẽ được phát hành ngay sau đó không lâu. Đây có thể là lý do chính cho sự tăng trưởng vượt bật của DUSK trong 3 tháng qua.
Tổng kết
Hy vọng các nội dung này sẽ giúp người dùng có thể nắm bắt được những thông tin tổng quan về Zero-knowledge proof (ZKP), các ưu điểm và hạn chế của công nghệ ZKP, cũng như điểm tên một số dự án Blockchain nổi bật đang sử dụng công nghệ ZKP.
PCB Tổng hợp
