Chứng minh không kiến thức (ZKP) là gì? Công nghệ đột phá bảo vệ quyền riêng tư trong thời đại blockchain

Giả sử David có trong tay công thức nấu spaghetti Bolognese ngon nhất thế giới. Tuy nhiên, John muốn xác nhận rằng David thực sự sở hữu công thức đó mà không biết rõ nội dung cụ thể của nó. Đây chính là tình huống mà chứng minh không kiến thức (Zero-Knowledge Proof - ZKP) phát huy tác dụng. Bằng cách sử dụng chứng minh không kiến thức, có thể chứng minh sự tồn tại của công thức mà không tiết lộ bất kỳ chi tiết nào về nội dung của nó.

Công nghệ này không chỉ là lý thuyết trong lĩnh vực mật mã mà còn là một kỹ thuật thực tiễn có thể triển khai trong các lĩnh vực như blockchain, tài chính, bỏ phiếu điện tử, nơi yêu cầu bảo mật và riêng tư cao, đang ngày càng thu hút sự chú ý.

Các bước cơ bản của chứng minh không kiến thức: Hiểu qua 3 giai đoạn

Cơ chế hoạt động của chứng minh không kiến thức gồm năm bước sau:

Đầu tiên, người chứng (David) và người xác minh (John) thống nhất các tham số mã hóa và thuật toán chung. Tiếp theo, người chứng cam kết một cách mã hóa về sự tồn tại của công thức mà không tiết lộ nội dung. Sau đó, người xác minh đưa ra một câu hỏi ngẫu nhiên, người chứng dựa trên cam kết để tạo ra câu trả lời phù hợp. Cuối cùng, người xác minh kiểm tra xem câu trả lời có phù hợp với câu hỏi và cam kết hay không để xác nhận tính hợp lệ của chứng minh.

Điều thú vị là, các bước này có thể lặp lại nhiều lần, mỗi lần tăng độ tin cậy của chứng minh. Nói cách khác, chứng minh không kiến thức chủ yếu dựa trên vòng lặp của ba giai đoạn: “Cam kết”, “Câu hỏi”, “Câu trả lời”.

Tại sao chứng minh không kiến thức lại quan trọng: Đảm bảo quyền riêng tư và khả năng mở rộng

Lý do chứng minh không kiến thức (ZKP) ngày càng được coi trọng là vì nó đơn giản mà cốt lõi. Trong xã hội hiện đại, hai yêu cầu tưởng chừng đối lập là bảo vệ quyền riêng tư và minh bạch tồn tại đồng thời.

Đặc biệt, khi các tập đoàn công nghệ lớn đẩy mạnh thu thập dữ liệu, nhu cầu về sự ẩn danh của người dùng và bảo vệ dữ liệu ngày càng cao. Trong khi đó, lợi thế của công nghệ blockchain là tính minh bạch. Chứng minh không kiến thức là công nghệ cực kỳ quý giá để giải quyết mâu thuẫn này. Nó cho phép xác thực tính hợp lệ của thông tin mà không tiết lộ nội dung, từ đó cân bằng giữa độ tin cậy và tính bí mật.

Các dạng chính của chứng minh không kiến thức: SNARKs và STARKs khác nhau như thế nào

Chứng minh không kiến thức chủ yếu có hai dạng chính:

ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) là dạng chứng minh ngắn gọn, không cần tương tác giữa người chứng và người xác minh. Sử dụng mã hóa đường cong elliptic, hiệu quả cao, nhưng yêu cầu giai đoạn thiết lập đáng tin cậy.

Trong khi đó, ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) dùng hàm băm thay vì đường cong elliptic. Điểm khác biệt lớn nhất là không cần giai đoạn thiết lập đáng tin cậy và có khả năng chống lại máy tính lượng tử. Nhờ đó, trong tương lai, STARKs được dự đoán sẽ có ưu thế vượt trội.

Triển khai chứng minh không kiến thức: Ứng dụng Layer 2

Ứng dụng thực tiễn và quan trọng nhất của chứng minh không kiến thức là giải quyết vấn đề khả năng mở rộng của blockchain. Đặc biệt, ZK Rollups hoạt động như một công nghệ Layer 2 giúp giảm tải cho chuỗi chính như Ethereum.

ZK Rollups tập hợp nhiều giao dịch ngoài chuỗi, sau đó nén thành một chứng minh mã hóa (zk-SNARK) duy nhất để ghi vào chuỗi chính. Nhờ đó, khả năng xử lý giao dịch tăng vọt, phí giao dịch giảm đáng kể. Đồng thời, tính bảo mật của blockchain vẫn được duy trì, mang lại hiệu quả cao và an toàn.

Cơ chế hoạt động của ZK Rollups gồm 3 bước chính: Đầu tiên, nhiều giao dịch được tập hợp ngoài chuỗi thành một dữ liệu duy nhất. Tiếp theo, tạo chứng minh zk-SNARK xác thực tính hợp lệ của các giao dịch đó. Cuối cùng, chứng minh này được gửi lên chuỗi chính để xác nhận và cập nhật trạng thái của sổ cái.

Các dự án zk-rollup nổi bật hiện nay: Các đối tác hàng đầu trong ngành

Các dự án hướng tới tích hợp công nghệ chứng minh không kiến thức và zk-rollup ngày càng nhiều trong ngành blockchain.

zkSync là dự án chuyên về mở rộng quy mô Ethereum, giúp tăng tốc độ giao dịch và giảm phí. Linea của ConsenSys sử dụng công nghệ zkEVM, duy trì khả năng tương thích với Ethereum và mở rộng quy mô.

Starknet dựa trên công nghệ zk-rollup, cung cấp giải pháp cho tốc độ và chi phí giao dịch của Ethereum. Polygon zkEVM tận dụng sức mạnh của zk-rollup trong hệ sinh thái Polygon để giảm phí gas và nâng cao tốc độ.

Scroll là dự án Layer 2 thuần túy của Ethereum, sử dụng công nghệ zk-rollup, cung cấp khả năng tương thích EVM gốc, dễ dàng cho nhà phát triển.

Các dự án này đang tích hợp lý thuyết chứng minh không kiến thức vào hệ sinh thái blockchain, cạnh tranh và phát triển nhằm thúc đẩy quyền riêng tư, khả năng mở rộng và minh bạch.