Чому докази з нульовим розголошенням можуть стати найважливішою технологією у крипті

Zcash (ZEC) зріс більш ніж на 13% за останні 24 години, знову вивівши цей коїн конфіденційності в заголовки крипторинку.

Але за рухом ціни стоїть набагато цікавіша історія: криптографічна система, яка забезпечує роботу Zcash, є одним із найвишуканіших прикладів прикладної математики, будь-коли розгорнутих у публічному блокчейні.

Ця система називається доказом з нульовим розголошенням. Якщо ви коли-небудь замислювалися, як криптовалюта може математично гарантувати коректність транзакції, не розкриваючи відправника, одержувача чи суму, цей матеріал саме для вас.

TL;DR

Доказ з нульовим розголошенням дозволяє одній стороні (доказувачу) переконати іншу сторону (перевіряча), що певне твердження істинне, не розкриваючи жодної інформації, окрім факту істинності цього твердження.

Zcash використовує конкретну конструкцію zk-SNARK для приховування даних транзакцій у публічному блокчейні, при цьому мережа все одно може підтвердити, що монети не створені з повітря.

Та сама технологія зараз лежить в основі Layer 2 рішень масштабування, приватних DeFi-протоколів та систем ідентичності, роблячи її одним із ключових криптографічних будівельних блоків Web3.

Що насправді таке доказ з нульовим розголошенням

Доказ з нульовим розголошенням — це метод, за допомогою якого одна сторона, що називається доказувачем, може переконати іншу сторону, перевіряча, що певне твердження є істинним. Критична умова полягає в тому, що доказ не розкриває нічого про вихідні дані, на яких це твердження ґрунтується.

Концепцію вперше описали в академічній статті 1985 року Шафі Ґолдвассер, Сільвіо Мікалі та Чарльз Рекоф під назвою «The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems».

Автори досліджували теоретичний мінімум інформації, яку доказувач має розкрити, щоб переконати скептичного перевіряча. В окремих випадках їхня відповідь виявилася фактично нульовою.

Доказ з нульовим розголошенням має задовольняти три властивості: повноту (чесний доказувач завжди може переконати чесного перевіряча), коректність/надійність (нечесний доказувач не може обдурити перевіряча, окрім як із мізерною ймовірністю) та нульове розголошення (перевіряч не дізнається нічого, окрім факту істинності твердження).

Класичний підручниковий приклад — «печера з магічними дверима», часто звана печерою Алі-Баби. Уявімо круглу печеру з одним входом і зачиненими дверима в кінці, які відкриваються лише за допомогою секретного пароля. Доказувач хоче переконати перевіряча, що він знає пароль, не розкриваючи його. Доказувач заходить у печеру й обирає лівий або правий тунель. Перевіряч потім вигукує, з якого боку він хоче побачити доказувача. Якщо доказувач знає пароль, він завжди може з’явитися з потрібного боку, пройшовши крізь двері за потреби. Багаторазове повторення робить статистично неможливим для того, хто не знає пароля, постійно вгадувати правильно.

Також читайте: Pudgy Penguins Token Rallies On $5.3B Manchester City Deal

(Image: Shutterstock)

Інтерактивні проти неінтерактивних доказів і чому це важливо для блокчейнів

Аналогія з печерою описує інтерактивний доказ з нульовим розголошенням. Перевіряч активно бере участь, видаючи виклик у кожному раунді. Хоча математично це елегантно, інтерактивні докази мають очевидну проблему для блокчейнів: немає «живого» перевіряча по той бік кожної транзакції, який би надсилав виклики.

Блокчейн-мережам потрібні неінтерактивні докази з нульовим розголошенням. У неінтерактивній схемі доказувач створює один самодостатній об’єкт-доказ, який будь-хто може перевірити незалежно, у будь-який час, без зворотної комунікації. Це значно складніша математична задача.

Прорив стався завдяки техніці під назвою евристика Фіата–Шаміра, розробленій у 1986 році. Вона перетворює інтерактивні докази на неінтерактивні, замінюючи випадкові виклики перевіряча криптографічною геш-функцією. Доказувач генерує «виклик» сам, використовуючи геш твердження, який неможливо змінити без руйнування доказу.

Неінтерактивні докази відкрили можливість вбудовувати криптографічну валідність безпосередньо в блокчейн-транзакції. Вузол, що отримує приховану транзакцію, не повинен нічого запитувати в інших. Він просто локально запускає алгоритм перевірки доказу й отримує відповідь «так» або «ні».

Також читайте: Hyperliquid Surges 17% As HYPE ETFs Pull Record $25.5M In One Day

Як zk-SNARK забезпечують приховані транзакції Zcash

Zcash уперше впровадив zk-SNARK у продакшені великого публічного блокчейна, коли запустився у жовтні 2016 року. Акронім розшифровується як Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge. Кожне слово має технічне значення.

«Succinct» (стислий) означає, що доказ має невеликий розмір і швидко перевіряється, незалежно від складності вихідного обчислення. «Non-interactive» (неінтерактивний) означає відсутність діалогу між доказувачем і перевірячем, як описано вище. «Arguments of Knowledge» (аргументи знання) означає, що доказувач насправді має секретний «свідок» ( private key, ключ витрат, деталі транзакції), щоб згенерувати коректний доказ. Випадкове вгадування математично виключене.

Коли користувач Zcash надсилає приховану транзакцію, його гаманець виконує обчислення, що одночасно доводить кілька фактів, не розкриваючи жодного з них. Доводиться, що відправник володіє коштами, які витрачає, що суми на входах транзакції дорівнюють сумі виходів плюс комісія (тобто монети не створюються з повітря), а також що відправник знає приватний ключ витрат для вихідної адреси. Отриманий доказ вшивається у транзакцію і транслюється в мережу. Кожен повний вузол перевіряє його незалежно, зазвичай за мілісекунди.

Приховані транзакції Zcash використовують криптографічну структуру під назвою Sapling circuit (оновлену з оригінальної Sprout circuit у 2018 році), що скоротила час формування доказу приблизно з 40 секунд до менш ніж 2 секунд і зменшила вимоги до пам’яті з 3 ГБ до близько 40 МБ, що вперше зробило можливими мобільні гаманці з підтримкою прихованих транзакцій.

У Zcash існує два типи адрес. Прозорі адреси (t-адреси) поводяться як адреси Bitcoin (BTC): усі дані видно в ланцюжку. Приховані адреси (z-адреси) використовують zk-SNARK для шифрування відправника, одержувача та суми. Користувачі можуть здійснювати операції між обома типами, хоча перехід від прозорої адреси до прихованої все ще розкриває суми на межі.

Також читайте: Goldman Sachs Walks Away From XRP, Solana In Sharp Q1 Crypto Reset

Проблема «довіреного налаштування» — найсуперечливіша вимога Zcash

Найбільш технічно суперечливий аспект початкової реалізації zk-SNARK у Zcash — це церемонія «довіреного налаштування» (trusted setup). zk-SNARK потребують набора публічних параметрів, інколи званого «common reference string», який має бути згенерований до запуску системи. Ці параметри виводяться з секретного випадкового значення. Якщо цей секрет буде коли-небудь відновлено, зловмисник зможе підробляти докази й створювати Zcash із нічого, непомітно для мережі.

Щоб розв’язати цю проблему, засновницька команда Zcash у 2016 році провела багато-сторонню обчислювальну церемонію, у якій шість учасників кожен згенерував фрагмент секрету. Параметри залишаються безпечними, доки принаймні один учасник чесно знищив свій фрагмент. Церемонію було повторено й удосконалено для оновлення Sapling у 2018 році, цього разу за участю 90 учасників, що зробило ймовірність повного компромісу практично нульовою.

Вимога довіреного налаштування залишається теоретичною слабкістю та предметом філософських суперечок у спільноті прихованих монет. Критики стверджують, що навіть мізерний ризик непомітної інфляційної атаки є неприйнятним. Прихильники вказують на велику кількість учасників і верифікований дизайн церемонії як на достатнє пом’якшення ризиків.

Ця проблема стимулювала розробку zk-STARK — іншої великої гілки сімейства доказів з нульовим розголошенням, про яку йтиметься в наступному розділі.

Також читайте: Bitget Opens Gold Fast Or Go Home Contest To Crypto Traders

zk-SNARK проти zk-STARK: ключові компроміси

zk-STARK (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge) були представлені в статті 2018 року Елі Бен-Сассона та колег із Техніона й StarkWare. Вони повністю розв’язують проблему довіреного налаштування, покладаючись лише на публічно верифіковану випадковість, отриману з колізієстійких геш-функцій, а не з будь-яких секретних параметрів.

Компроміси між цими двома конструкціями реальні й суттєві для розробників, які обирають між ними.

zk-SNARK створюють дуже малі докази, зазвичай менш ніж 300 байтів, і перевіряються надзвичайно швидко. Вони потребують довіреного налаштування й покладаються на криптографію на еліптичних кривих, яка теоретично вразлива до достатньо потужного квантового комп’ютера.
zk-STARK не потребують довіреного налаштування й стійкі до квантових атак, оскільки спираються лише на геш-функції. Їхні докази значно більші — часто від десятків до сотень кілобайтів, хоча час перевірки також є швидким.
PLONK та інші універсальні SNARK представляють проміжне покоління конструкцій, які потребують універсального довіреного налаштування, виконаного лише один раз, а не окремо для кожної схеми (circuit). Проєкти на кшталт Aztec і Polygon використовують системи на базі PLONK, щоб зменшити операційний тягар довірених налаштувань, не відмовляючись від ефективності SNARK.

Для практичного використання в блокчейнах у 2026 році zk-SNARK dominate privacy-орієнтовані протоколи першого рівня, як-от Zcash. zk-STARK-и домінують у рішеннях масштабування другого рівня (rollups), зокрема тих, що розроблені StarkWare, де розмір доказу менш критичний, ніж мінімізація довіри та пропускна здатність.

Also Read: Vitalik Buterin Wants Ethereum To Stop Reading Over Your Shoulder

Де нульові докази застосовують за межами приватних монет

Початковим кейсом використання нульових доказів була фінансова приватність, як показав Zcash. Але технологія значно розширилася в усьому блокчейн-екосередовищі, а поточна хвиля інтересу до Nexus та його zero-knowledge-мережі є одним із найочевидніших сигналів того, наскільки мейнстрімовою стає інфраструктура ZKP.

ZK Rollups — мабуть, найкомерційно значущі впровадження поза приватними монетами. Мережі другого рівня, такі як zkSync, StarkNet та Polygon zkEVM, використовують нульові докази для об’єднання сотень або тисяч транзакцій Ethereum (ETH) в один доказ, що подається в основний ланцюг. Основній мережі Ethereum потрібно лише верифікувати один компактний доказ замість виконання кожної транзакції окремо, що радикально підвищує пропускну здатність при збереженні повної безпеки Ethereum.

Приватний DeFi — це нова категорія, де протоколи використовують ZKP, щоб дозволити користувачам брати участь у кредитуванні, торгівлі та стратегіях отримання дохідності, не розкриваючи баланси своїх гаманців чи торгові стратегії ончейн. Мережа Venice Token, що наразі трендить разом із Zcash, застосовує схожу криптографічну філософію до AI‑інференсу, дозволяючи користувачам робити запити до AI‑моделей без того, щоб провайдер бачив їхні вхідні дані.

Системи ідентичності та облікових даних становлять третю хвилю. ZKP дозволяють користувачу довести, що йому понад 18 років, що він є резидентом певної країни або пройшов KYC‑перевірку, не розкриваючи ім’я, дату народження чи номер паспорта. Такі проєкти, як Polygon ID та Sismo, створили фреймворки облікових даних на базі цієї можливості.

За даними Grand View Research, ринок нульових доказів, імовірно, зросте з приблизно 243 млн доларів у 2023 році до понад 12 млрд доларів до 2030 року, що відображає їхнє впровадження у фінансах, ідентичності та верифікації ланцюгів постачання.

Also Read: Exclusive: DeFi Has A Quiet Crisis Nobody's Talking About And It's Killing Yields: Katana CEO

Кому насправді потрібно розуміти цю технологію

Нульові докази релевантні кільком окремим групам у криптоіндустрії, навіть якщо більшість користувачів ніколи безпосередньо не взаємодіють із криптографією.

Трейдерам та інвесторам, які слідкують за приватними монетами на кшталт Zcash, корисно розуміти, що цінове ралі не є суто спекулятивним. Технологія, що стоїть за ZEC, має реальну й зростаючу корисність у ZK‑rollups та приватному DeFi, що створює структурний попит, відмінний від простих спекуляцій. Коли регуляторний тиск на прозорі блокчейни зростає, як це періодично трапляється, властивості захисту приватності в системах на базі ZKP стають більш нагальною перевагою.

Користувачі DeFi та розробники, які обирають між мережами другого рівня, мають розуміти різницю між optimistic rollups (які використовують систему fraud‑proof та 7‑денне вікно оскарження) та ZK‑rollups (які використовують математичні докази та можуть фіналізуватися за лічені хвилини). Вибір безпосередньо впливає на час виводу коштів, припущення щодо довіри та ефективність використання капіталу.

Користувачі, що турбуються про приватність, на будь‑якому рівні мають знати, що захищені (shielded) адреси Zcash пропонують справді іншу модель приватності, ніж псевдонімність Bitcoin. Аналітичні блокчейн‑компанії на кшталт Chainalysis публічно визнавали, що повністю захищені транзакції Zcash фактично непрозорі для їхніх інструментів, що є суттєвою відмінністю для користувачів, які потребують фінансової конфіденційності.

Розробники протоколів, які досліджують системи облікових даних, приватне голосування чи proof‑of‑reserves без розкриття балансів, повинні розуміти базову модель арифметичних схем (circuits) у ZKP, оскільки проєктування системи ZKP означає проєктування саме цієї арифметичної схеми, а не написання звичайного коду.

Also Read: SpaceX Reveals 18,712 BTC Stash In Record IPO Filing Surprise, Outed As Top 7 Bitcoin Whale

Висновок

Нульові докази починалися як теоретична цікавинка в академічній статті 1985 року, а згодом стали базовою інфраструктурою для приватних монет, мереж масштабування та децентралізованої ідентичності. Ключове усвідомлення — що істину можна передавати без передачі знання — настільки контрінтуїтивне, що багато інженерів проводять роки в індустрії, так і не осягнувши повністю його наслідків.

Zcash залишається найбільш помітним промисловим прикладом застосування ZKP до фінансової приватності. Його архітектура zk‑SNARK, попри тривалі дискусії навколо довірених налаштувань (trusted setup), виявилася стійкою та безпосередньо вплинула на всі основні конструкції ZK‑rollups, що з’явилися згодом.

Розширення технології в масштабування DeFi через мережі на кшталт zkSync і StarkNet та в шари приватності для AI, як‑от Venice, свідчить про те, що нульові докази більше не є нішевою функцією приватних монет, а стають фундаментальним примітивом для наступного покоління криптографічних систем.

Наступного разу, коли приватна монета різко зросте в ціні або новий ZK‑rollup оголосить про рекордну пропускну здатність, у вас уже буде рамка, щоб оцінити, що саме робить базова технологія, а не лише дивитися на графік ціни.