Was ist ein Zero-Knowledge-Proof in der Cybersicherheit und wie funktioniert er?

Zero-Knowledge Proof (ZKP) erfreut sich in letzter Zeit für verschiedene Zwecke großer Beliebtheit. Es ermöglicht die Überprüfung von Informationen ohne Offenlegung der zugrunde liegenden Daten und bietet so ein höheres Maß an Sicherheit und Datenschutz für sensible Informationen.

Aber was genau ist ein Zero-Knowledge-Proof, wie funktioniert er und welche Anwendungsfälle gibt es für ein Zero-Knowledge-Proof-System? Lass es uns herausfinden.

Was ist ein wissensfreier Beweis?

Goldwasser, Micali und Rackoff schlugen in ihrer Arbeit wissensfreie Beweise vor.Die Wissenskomplexität interaktiver Beweissysteme."

In einem wissensfreien Beweissystem muss eine Partei (Prüfer) einer anderen Partei (Verifizierer) beweisen, dass a Eine bestimmte Aussage ist wahr, ohne dass weitere Informationen preisgegeben werden, außer dass der Satz wahr ist WAHR. Dies wird erreicht, indem dem Prüfer eine minimale Menge an Informationen vorgelegt wird, damit dieser bestätigen kann, dass die Aussage tatsächlich wahr ist.

Zum Beispiel möchte Paul, dass Anita ihr Wissen über den Code einer geheimen Zaubertür beweist, die zwei Wege (A und B) innerhalb einer Höhle verbindet. Anita geht mehrmals durch die Tür, angefangen bei Weg A bis hin zu Weg B, während Paul draußen bleibt.

Indem sie dieses Kunststück mehrmals wiederholt, beweist Anita, dass sie den Code kennt, um die magische Tür in der Höhle zu öffnen, ohne den Code Paul preiszugeben.

Wie funktioniert ein wissensfreier Beweis?

Bei wissensfreien Beweisen führen Prüfer und Prüfer eine Reihe von Interaktionen durch. Diese Interaktionen umfassen typischerweise mehrere Kommunikationsrunden. Bei jeder Interaktion erstellt der Prüfer einen Beweis, der die Richtigkeit der Aussage des Prüfers untermauert.

Der Prüfer stellt häufig mehrere Herausforderungen im Zusammenhang mit der zu beweisenden Aussage. Und der Prüfer antwortet jedes Mal mit sorgfältig ausgearbeiteten Beweisen, um den Prüfer von der Wahrhaftigkeit der Aussage zu überzeugen, ohne irgendwelche Informationen im Zusammenhang mit der Aussage preiszugeben.

Herausforderungen und Interaktionen werden mehrmals wiederholt, um die Wahrscheinlichkeit auszuschließen, dass der Prüfer die Aussage errät.

Ein Zero-Knowledge-Beweis ermöglicht es Ihnen, den Wissensnachweis mit der anderen Partei zu teilen, ohne weitere Details des Wissens preiszugeben. Um dies zu erreichen, ist das Zero-Knowledge-Protokoll auf Algorithmen angewiesen, die einige Daten als Eingabe verwenden und die Ausgabe für die gegebene Eingabe als wahr oder falsch zurückgeben.

Hier sind drei Kriterien, die ein wissensfreies Beweissystem erfüllen muss.

1. Vollständigkeit

Wenn die Aussage wahr ist, kann ein ehrlicher Prüfer einen ehrlichen Prüfer von der Richtigkeit der Aussage überzeugen.

2. Solidität

Wenn die Aussage falsch ist (was bedeutet, dass ein Prüfer die richtige Aussage nicht kennt), kann kein unehrlicher Prüfer einen ehrlichen Prüfer von der Richtigkeit der Aussage überzeugen.

3. Null-Wissen

Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs) stellen sicher, dass der Prüfer keine Kenntnis über die bewiesene Aussage erhält, außer ob diese wahr oder falsch ist. Darüber hinaus ist der Prüfer nicht in der Lage, aus dem vom Prüfer vorgelegten Beweis, der den Wahrheitsgehalt der Aussage nachweisen soll, irgendwelche Informationen über die Aussage zu extrahieren.

Arten von wissensfreien Beweisen

Im Folgenden sind zwei Haupttypen von wissensfreien Beweisen aufgeführt, die Sie kennen sollten.

Interaktive Zero-Knowledge-Beweise

In einem interaktiven, wissensfreien Beweissystem erstellt der Prüfer einen Beweis für die Aussage und sendet ihn an den Prüfer. Dann stellt der Prüfer Fragen und stellt Herausforderungen. Der Prüfer reagiert auf die Herausforderungen des Prüfers und setzt die Interaktion fort. Dieser Hin- und Her-Kommunikationsprozess ermöglicht es dem Prüfer, sich von der Richtigkeit der Aussage zu überzeugen.

Nicht interaktive Zero-Knowledge-Beweise

In einem nicht interaktiven Zero-Knowledge-Proof-System erstellt der Prüfer einen einzelnen Beweis, den der Prüfer unabhängig und ohne weitere Interaktion verifizieren kann.

Von zwei Gründen sind interaktive Zero-Knowledge-Beweise rechenintensiver, da die interaktive ZKP-Technologie aufgrund von Hin- und Her-Interaktionen zusätzliche Berechnungen durchführt.

Zero-Knowledge-Proof-Anwendungen und Anwendungsfälle

Hier sind einige Anwendungsfälle von Zero-Knowledge-Protokollen.

Authentifizierung

Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs) kann zur Authentifizierung von Benutzern verwendet werden ohne den Austausch geheimer Informationen wie Benutzernamen oder Passwörter. Dies kann die Benutzererfahrung verbessern und Unternehmen davon befreien, große Mengen an Benutzerdaten auf ihren Servern zu speichern.

Private Transaktionen

Blockchain-Transaktionen sind nicht privat. Stattdessen sind sie mit pseudonymen Krypto-Wallet-Adressen verknüpft. Und Regierungen können diese Transaktionen zurückverfolgen und so Dark-Net-Kriminelle fangen.

Es ist legitim, Kriminelle durch die Rückverfolgung dieser Transaktionen zu fangen. Aber was ist mit einem repressiven Regime, das regelmäßige Kryptonutzer durch im öffentlichen Register gespeicherte Informationen überwacht?

Durch die Implementierung von Zero-Knowledge-Proofs können Unternehmen geschützte Transaktionen ermöglichen, bei denen die Absender- und Empfängeradressen sowie die Transaktionsbeträge vor der öffentlichen Blockchain verborgen bleiben.

Zum Beispiel, ZCash und Monero bieten private Transaktionen an unter Verwendung wissensfreier Beweise.

Gesicherte Lieferketten

Der Einsatz von Zero-Knowledge-Proofs kann die Sicherheit in einer Lieferkette erhöhen. Es kann die Datenintegrität überprüfen, die Referenzen von Lieferanten validieren, die Authentizität von Produkten oder Dienstleistungen nachweisen und eine sichere Nachverfolgung ermöglichen, ohne dass sensible Informationen offengelegt werden müssen.

Darüber hinaus ermöglichen Zero-Knowledge-Proofs Unternehmen, gegenüber Regulierungsbehörden und Behörden nachzuweisen, dass sie die geltenden Gesetze und Industriestandards einhalten.

Private Identitätsprüfung

Wissensfreie Beweise tragen zum Schutz der Privatsphäre der Benutzer bei. Behörden können die Identität jeder Person überprüfen, ohne dass sensible Informationen preisgegeben werden müssen.

Zum Beispiel ein App für dezentrale Finanzen (DeFi). Möglicherweise muss überprüft werden, ob ein Benutzer einem bestimmten Land angehört. Beim herkömmlichen Verfahren muss der Benutzer seine Passdaten oder seine Führerscheinnummer angeben. Mithilfe eines ZKP-basierten Identitätsprotokolls eines Drittanbieters kann der Benutzer jedoch nachweisen, dass er aus einer Liste zulässiger Länder stammt, auch ohne den Namen seines Landes anzugeben.

Nachweis der Mitgliedschaften

Durch wissensfreie Beweise können Benutzer nachweisen, dass sie Teil einer großen öffentlichen Gruppe sind, ohne zu sagen, zu welchem ​​Teil der öffentlichen Gruppe sie gehören.

Beispielsweise hat die niederländische ING Bank ihre Zero-Knowledge-Set-Mitgliedschaft (ZKSM) eingeführt, die es Benutzern ermöglicht, nachzuweisen, dass sie Mitglieder der Europäischen Union sind, ohne anzugeben, in welchen Ländern sie leben.

Nachteile der Verwendung eines Zero-Knowledge-Beweises

Der wissensfreie Beweis bietet erhebliche Vorteile. Aber sie haben auch einige Haken.

Die größte Herausforderung sind die Hardwarekosten. Die Erstellung von Zero-Knowledge-Beweisen erfordert komplexe Berechnungen, die oft auf speziellen Maschinen durchgeführt werden, deren Anschaffung kostspielig ist.

Darüber hinaus erfordert die Überprüfung von Beweisen auch komplexe Berechnungen. Daher ist es nicht möglich, einen wissensfreien Beweis zu implementieren, es sei denn, die Unternehmen verfügen über große Budgets dafür.

Darüber hinaus behindert der Mangel an Schulungsressourcen und Entwicklertools für ZKP-Anwendungen eine breitere Einführung wissensfreier Beweise.

Wissensfreie Beweise zur Verbesserung der Privatsphäre

Hacker und Bedrohungsakteure versuchen ständig, an Ihre sensiblen Daten zu gelangen. Ergreifen Sie daher die notwendigen Maßnahmen zum Schutz Ihrer Daten. Suchen Sie nach Anwendungen, die auf Zero-Knowledge-Beweisen basieren, und nutzen Sie diese zum Schutz Ihrer Privatsphäre und Sicherheit.

Außerdem sollten Sie eine wissensfreie Verschlüsselung verwenden, um Ihre sensiblen Daten zu schützen.