Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu công nghệ Zero-knowledge Proof (ZKP) là gì và tại sao công nghệ này lại nổi lên với các dự án Blockchain, đặc biêt là dự án layer-2.

Zero-knowledge Proof (ZKP) là gì?

Zero-knowledge Proof (ZKP) là công nghệ mật mã học (cryptography), cho phép một bên (người chứng minh) thể hiện kiến ​​thức về một phần thông tin nhất định cho bên khác (người xác minh) mà không tiết lộ bất kỳ chi tiết nào về chính thông tin đó. 

Mô hình Zero-knowledge Proof (ZKP).

Tầm quan trọng của Zero-knowledge Proof (ZKP)

Công nghệ ZKP sẽ giúp giữ nguyên tính bảo mật của thông tin đầu vào nhưng vẫn có thể xác thực tính đúng đắn của thông tin đó. Một số lợi ích mà ZKP mang lại đó là:

Trải nghiệm hoàn chỉnh trong không gian Web3

Hiện tại, Web2 đang bị quản lý bởi những công ty lớn như Google, Facebook, Amazon... Những công ty này thu thập và sử dụng thông tin cá nhân của bạn mà bạn không có khả năng bảo vệ quyền riêng tư của mình. Tuy nhiên, có một giải pháp để khắc phục vấn đề này là sử dụng công nghệ zk (zero-knowledge) và ZKP (Zero-Knowledge Proof). Công nghệ này sẽ mang lại cho người dùng sự lựa chọn và sự linh hoạt khi muốn tự do và kiểm soát thông tin của mình.

Quyền riêng tư công nghệ ZKP mang lại.

ZKP giúp tăng khả năng mở rộng

Quá trình xác minh sẽ diễn ra nhanh chóng hơn theo cấp số nhân so với việc tính toán và xác minh đồng thời. Nhiều giải pháp Layer 2 và Layer 3 đã lựa chọn các công nghệ để tạo ra ZKP cho các giao dịch ngoài chuỗi, và chỉ có những bằng chứng ZKP này được gửi về chuỗi chính để xác minh. Như vậy, phí gas sẽ giảm theo cấp số nhân khi các giao dịch trong một lô chia sẻ chung một quá trình xác minh ZKP trên chuỗi chính.

Cách thức hoạt động của Zero-knowledge Proof

Trong hệ thống Zero-knowledge Proof, ngoài 2 thành phần chính là người chứng minh và người xác thực thì còn có một số thực thể liên quan khác.

Người chứng minh (Prover): Bên thực hiện việc chứng minh một tuyên bố là đúng, mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về nguồn gốc của mình.

Nhân chứng (Witness): Những thông tin được sử dụng làm đầu vào cho hệ thống chứng minh (proving system) nhằm tạo ra bằng chứng và chứng minh tính chính xác của một tuyên bố.

Hệ thống chứng minh (Proving system) (còn được gọi là hệ thống ZKP): là một tập hợp các thuật toán được sử dụng để tạo ra các bằng chứng thông qua việc sử dụng nhân chứng. Các bằng chứng được tạo ra bởi hệ thống này được biểu diễn dưới dạng thuật toán và được gọi là zero-knowledge proof.

Người xác minh (Verifier): Là bên xác minh tính chính xác của tuyên bố thông qua các bằng chứng được cung cấp bởi người chứng minh. Người xác minh không cần phải biết thông tin chi tiết về các thông tin đầu vào của bằng chứng.

Quy trình chứng minh trong Zero-knowledge Proof.

Phân loại Zero-knowledge Proof

ZKP có 2 loại chính là: Interactive ZKP (ZKP tương tác) và Non-Interactive ZKP (ZKP không tương tác)

Interactive Zero-knowledge Proof (ZKP có tương tác)

ZKP có tương tác là một giao thức trong đó người chứng minh và người xác thực phải tương tác qua lại để thiết lập tính hợp lệ của một tuyên bố hoặc yêu cầu. Bản chất tương tác của bằng chứng này cho phép trao đổi thông tin, truy vấn và phản hồi từng bước giữa người chứng minh và người xác minh, dẫn đến một thỏa thuận chung hoặc từ chối yêu cầu bồi thường.

Qúa trình ZKP có tương tác rõ ràng tồn tại nhiều hạn chế:

  • Thời gian xử lý thông tin lâu
  • Chi phí lưu trữ thông tin lớn
  • Mất tính phi tập trung của mạng lưới

Non-interactive Zero-knowledge Proof (ZKP không tương tác)

ZKP không tương tác là một giao thức ra đời nhằm giải quyết các hạn chế của ZKP có tương tác. Sự khác biệt giữa hai giao thức này là ZKP không tương tác sẽ chỉ yêu cầu người chứng minh và người xác thực tương tác một lần duy nhất. Như vậy, ZKP không tương tác sẽ giải quyết được tình trạng độ trễ và thời gian xử lý thông tin.

Ưu điểm và hạn chế của Zero-knowledge Proof

Ưu điểm của ZKP

Các giải pháp Zk Rollup, như StarkNET, Loopring và Zksync, sử dụng công nghệ ZKP để tăng cường khả năng mở rộng và thông lượng cho các blockchain Layer 1. Nhờ vào Zk Rollup, các giao thức blockchain có thể xử lý một lượng lớn giao dịch mà không cần phải thực hiện từng giao dịch trên chuỗi chính. Điều này giúp tăng tốc độ và hiệu suất của mạng blockchain, đồng thời giảm thiểu phí giao dịch. Công nghệ ZKP trong Zk Rollup cho phép việc xác minh và chứng minh tính đúng đắn của các giao dịch trên chuỗi phụ mà không cần tiết lộ chi tiết các giao dịch cụ thể.

Công nghệ ZKP đảm bảo khả năng xác minh đầy đủ và chính xác của dữ liệu mà không cần tiết lộ các thông tin nhạy cảm. Ngoài việc được ứng dụng trong các giải pháp Layer 2 nhằm nâng cao khả năng mở rộng, công nghệ ZKP còn được áp dụng trong các lĩnh vực quan trọng về bảo mật và quyền riêng tư. Ví dụ điển hình là sử dụng công nghệ ZKP trong các đồng tiền điện tử như Monero và Zcash, giúp bảo vệ sự riêng tư và an toàn trong các giao dịch bằng cách che giấu thông tin chi tiết.

Hạn chế của ZKP

Các giao thức ZKP thường sử dụng các phương trình toán học phức tạp. Do đó, chúng đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh tính toán để triển khai và thực hiện tính toán. Điều này ngụ ý rằng việc tham gia vào quá trình xác minh giao dịch sẽ khó khăn đối với các máy tính thông thường.

Một trong những ứng dụng chính của công nghệ ZKP là sử dụng trong các giải pháp Layer 2 để nâng cao khả năng mở rộng cho blockchain. Tuy nhiên, hiện tại, Zk Rollup chỉ giới hạn ứng dụng của mình trong các giao dịch và thanh toán đơn giản. Hơn nữa, Zk Rollup chưa hỗ trợ tính năng tổng hợp, điều này có nghĩa là các ứng dụng Zk Rollup khác nhau không thể tương tác với nhau trên cùng một Layer 2. Điều này tạo ra một thách thức đối với các nhà phát triển và hạn chế sự linh hoạt trong việc xây dựng các ứng dụng phức tạp trên nền tảng này.

Ứng dụng phổ biến của Zero-knowledge Proof

Hai ứng dụng phổ biến của công nghệ ZKP là sử dụng trong lĩnh vực Blockchain và bảo mật thông tin.

Ứng dụng trong Blockchain

Công nghệ ZKP hứa hẹn là một trong những giải pháp mở rộng dài hạn cho Blockchain, đặc biệt là Ethereum và các blockchain layer 1 khác.

Các giải pháp Zk Rollup cho phép mở rộng mạnh mẽ của Ethereum và các blockchain layer 1 bằng cách nhanh chóng xác minh và xác nhận tính hợp lệ của giao dịch.

Ngoài ra, các ứng dụng Blockchain sử dụng công nghệ ZKP như Mina Protocol hứa hẹn đưa ra một thế hệ mới của Blockchain tiên phong trong lĩnh vực Crypto.

Ứng dụng bảo mật thông tin

Các ứng dụng truyền thống yêu cầu người dùng xác minh danh tính của mình thông qua một máy chủ tập trung. Tuy nhiên, với công nghệ ZKP, chúng ta có thể áp dụng mã hóa end-to-end trong các ứng dụng, cho phép việc gửi thông tin một cách riêng tư và bảo mật.

Hơn nữa, ZKP có thể giúp một cá nhân chứng minh danh tính của mình mà không cần phải tiết lộ thêm thông tin cá nhân.

Lời kết

ZKP (Zero-knowledge Proof) là một công nghệ quan trọng để mang lại quyền riêng tư, bảo mật và tính toàn vẹn cho người dùng web3. Công nghệ ZKP có tiềm năng rất lớn trong thực tế, nhưng hiện tại nó vẫn đang trong giai đoạn phát triển và thử nghiệm vì nó là một công nghệ mới và phức tạp. Việc đầu tư và phát triển các XZK nhanh chóng trong năm 2022 là một tín hiệu quan trọng cho thấy công nghệ này đã sẵn sàng cho sự phát triển nhanh chóng và mở ra nhiều cơ hội ứng dụng thực tế.