في عالم البلوكتشين وويب3، تُعتبر إثباتات صفرية المعرفة مفهوماً ثورياً يوازن بين الخصوصية والشفافية. تخيل أن تثبت أنك تعرف شيئًا دون الكشف عن التفاصيل – مثل إظهار بطاقة الهوية لدخول نادي دون الكشف عن عنوانك. هذه هي روعة ZKPs، حيث تقدم أماناً قوياً للبلوكتشين مع حماية المعلومات الحساسة.
تنشأ ZKPs من التشفير، وتتيح لطرف إثبات معرفته بقيمة معينة، مثل كلمة مرور، لطرف آخر دون الكشف عن أي معلومات حول تلك القيمة. يشبه ذلك إثبات أن خزنة مغلقة تحتوي على عنصر معين دون فتح الخزنة.
ما هي إثباتات صفرية المعرفة (ZKPs)؟
بعبارات بسيطة، إثباتات صفرية المعرفة (ZKPs) هي بروتوكولات تشفيرية تتيح للمُثبت (أنت) إقناع المُتحقق (طرف آخر) بصحة بيان معين (أنك تبلغ السن القانوني) دون الإفصاح عن أي معلومات إضافية (تاريخ ميلادك). يشبه ذلك فتح خزنة سرية باستخدام كلمة مرور لا يمكن لأي شخص فك تشفيرها.
كيف تعمل ZKPs؟
تكمُن روعة ZKPs في قدرتها على التحقق من البيانات دون مشاركتها. تستخدم هذه التقنية خوارزميات رياضية حيث يستطيع المُثبت إقناع المُتحقق بحقيقة ما دون الكشف عن الحقيقة نفسها. على سبيل المثال، في معاملة عملة مشفرة، يمكن لـ ZKP التحقق من شرعية المعاملة دون الكشف عن المبلغ أو الأطراف المتورطة. يتم تحقيق ذلك من خلال تقنيات تشفير متقدمة مثل "الشاهد" و"التحدي-الاستجابة" بروتوكولات.
لنحاول فهم مفهوم ZKPs باستخدام مثال لمتاهة خيالية. يدخل المُثبت إلى المتاهة، ويترك فتات رقمية تثبت أنه وصل إلى المخرج دون الكشف عن المسار الفعلي الذي اتبعه. يقوم المُتحقق بفحص الفتات الرقمية ويقتنع بأن المُثبت أكمل المتاهة، لكن المسار يظل غامضاً.
فوائد ZKPs
-
تعزيز الخصوصية: تتيح ZKPs لك إثبات امتلاكك لمعلومات معينة أو إنجاز مهام محددة دون الكشف عن أي تفاصيل أساسية. هذا يحمي البيانات الحساسة مثل مبالغ المعاملات وهويات المُرسل/المُستلم وخيارات التصويت في DAOs.
-
زيادة الأمان: يمكن استخدام ZKPs للتحقق من صحة الحسابات المعقدة دون الحاجة إلى الوثوق بالمصدر. يعزز هذا أمان البلوكتشين من خلال القضاء على الحاجة للوسطاء وتقليل نقاط الهجوم المحتملة.
-
تحسين الكفاءة: يمكن لـ ZKPs تبسيط بعض العمليات من خلال التحقق من الحسابات المعقدة بشكل أكثر كفاءة من الطرق التقليدية. يمكن أن يفيد ذلك مجالات مثل إدارة سلسلة التوريد واكتشاف الاحتيال.
التجميعات المعرفية الصفرية (ZK Rollups)
تمثل التجميعات المعرفية الصفرية (ZK Rollups) قفزة ثورية في قابلية توسع البلوكتشين والخصوصية، وتعد واحدة من الاستخدامات الأكثر إقناعًا للتشفير الصفري المعرفة في تقنية البلوكتشين. تُعد ZK Rollups بمثابة مراكز معالجة للمعاملات خارج السلسلة.
بدلاً من ازدحام السلسلة الرئيسية بكل عملية تداول فردية، تقوم هذه التقنية بتجميع مئات أو حتى آلاف المعاملات في "تجميع". ولكن هنا المفاجأة: لا تقوم ZK Rollups فقط بإرسال ملخص لهذه المجموعة، بل تثبت باستخدام تقنيات التشفير الذكية التي تُعرف بـ إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) صحة جميع المعاملات داخلها دون الكشف عن أي تفاصيل حساسة. فكر بها كأنك تظهر بطاقة الهوية لدخول نادٍ دون الإفصاح عن عنوانك.
على سبيل المثال، يمكن لـ ZK Rollups تعزيز قدرة إيثريوم على معالجة المعاملات بشكل كبير من خلال تجميع العديد من المعاملات في دفعات تُعالج خارج السلسلة، مما يقلل الحمل على الشبكة الرئيسية. بعد المعالجة، يتم تقديم إثبات المعرفة الصفرية إلى شبكة إيثريوم الرئيسية، مما يثبت صحة جميع المعاملات دون الكشف عن تفاصيلها. هذا المعالجة خارج السلسلة وتقديم الإثبات يقلل من الحمل على الشبكة، يزيد من قدرة المعاملات، ويحسن الكفاءة، مما يسمح لإيثريوم بمعالجة ملايين المعاملات في الثانية.
تستفيد ZK Rollups من إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) لتحقيق معاملات أسرع بالإضافة إلى تحسين الخصوصية للمستخدمين الفرديين والتطبيقات. هذا يفتح إمكانيات جديدة لـ التمويل اللامركزي (DeFi), الرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs), وغيرها من الابتكارات في الويب 3 (Web3) التي تحتاج إلى السرعة والسرية.
ما هي فوائد التجميعات المعرفية الصفرية (ZK Rollups)؟
تُحدث التجميعات المعرفية الصفرية (ZK Rollups) تحولاً كبيراً في مشهد البلوكتشين من خلال تقديم مجموعة من التحسينات التي تتناول بعض التحديات الأكثر إلحاحاً في تبني تقنية البلوكتشين. هذه التجميعات ليست مجرد مفهوم نظري، بل هي حل عملي يعزز سرعة المعاملات، قابلية التوسع، الخصوصية، وتكلفة ميسورة، مع الحفاظ على المبدأ الأساسي للامركزية. إليك نظرة عن قرب على الفوائد متعددة الأوجه التي تقدمها ZK Rollups لعالم البلوكتشين، مما يضع معياراً جديداً للكفاءة وتجربة المستخدم.
-
المعاملات فائقة السرعة: من خلال تنفيذ المعاملات خارج السلسلة، تُقلل ZK Rollups من رسوم الغاز وأوقات الانتظار، مما يجعل تداول العملات المشفرة أكثر سلاسةً واقتصادية.
-
تحسين قابلية التوسع: تخيل بلوكتشين يمكنه معالجة ملايين المعاملات في الثانية. تمهد ZK Rollups الطريق نحو تبني واسع النطاق وتفتح كامل إمكانيات تقنية السلسلة.
-
تعزيز الخصوصية: تُبقي إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) تفاصيل المعاملات مخفية، مما يحمي خصوصية المستخدمين ويعزز الثقة في النظام المالي.
-
الحفاظ على اللامركزية: تحافظ ZK Rollups على الطبيعة اللامركزية للبلوكتشين من خلال تقديم إثباتات فقط إلى السلسلة الرئيسية، مما يضمن الشفافية والثقة مع تحسين الكفاءة.
-
خفض الرسوم: مع انتقال معالجة المعاملات خارج السلسلة، تصبح الرسوم أقل تلقائيًا، مما يجعل تداول العملات المشفرة والتفاعلات الأخرى مع البلوكتشين أكثر اقتصادية للجميع.
تطبيقات تشفير المعرفة الصفرية
تخيل قروض التمويل اللامركزي (DeFi) دون الكشف عن تاريخك المالي أو التصويت في المنظمات المستقلة اللامركزية (DAOs) بدون المساس بخصوصيتك. تُمكن إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) مستقبلًا حيث تصبح المعاملات المالية والحوكمة خصوصيةً حقيقية، مما يحمي المعلومات الحساسة مع الاستفادة من شفافية تقنية البلوكتشين.
يمكن للتشفير المعرفة الصفرية فتح إمكانيات عبر مختلف القطاعات. إليك نظرة على استخداماته:
حالات استخدام المعرفة الصفرية في تقنية البلوكتشين
من أشهر حالات الاستخدام لتقنية المعرفة الصفرية (ZK) في البلوكتشين هي للشبكات الطبقة الثانية. تسمح إثباتات المعرفة الصفرية (ZK proofs) بحلول الطبقة الثانية بدمج المعاملات في إثبات واحد، مما يحسن قابلية التوسع والخصوصية من خلال التحقق من المعاملات دون كشف التفاصيل. هناك نوعين رئيسيين: zk-SNARKs المعروفة بالكفاءة، وzk-STARKs التي تقاوم تهديدات الحوسبة الكمية. تزيد هذه التقنية من معدل معالجة المعاملات والخصوصية، مما يجعلها مفيدة في التمويل اللامركزي وتطبيقات الشركات.
إليك حالات أخرى لاستخدام تشفير المعرفة الصفرية في صناعة البلوكتشين:
-
سلاسل الكتل القابلة للتوسع: تعالج تقنية ZK-Rollups قيود سلاسل الكتل من الطبقة الأولى (باستخدام تجميع المعاملات مع إثباتات الحفاظ على الخصوصية)، مما يعزز تقنية ZKE لتنفيذ المعاملات بسرعة أكبر وبتكلفة أقل، وبالتالي تحسين قابلية توسع سلاسل الكتل.
-
التحقق من سلامة البيانات: إثبات أن البيانات لم يتم التلاعب بها دون الحاجة إلى تنزيل الملف بالكامل، مما يسهم في تبسيط العمليات وتوفير الموارد. على سبيل المثال، يمكن لـ ZKPs إثبات أن المستخدم يمتلك وثيقة صحيحة (مثل رخصة القيادة أو جواز السفر) دون الكشف عن المستند نفسه، مما يعزز الخصوصية في عمليات التحقق عبر الإنترنت.
-
الأوراكل اللامركزي: تعزز إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) الأوراكل اللامركزي مثل Chainlink في منظومات سلاسل الكتل من خلال تحسين الخصوصية والأمان والثقة وقابلية التوسع والامتثال التنظيمي. تتيح إثباتات المعرفة الصفرية للأوراكل التحقق من دقة البيانات دون الكشف عنها، مما يضمن السرية وخصوصية المستخدم. كما تحافظ على سلامة البيانات وتمنع الاحتيال من خلال التحقق من أصالة البيانات.
-
الحساب الآمن متعدد الأطراف (MPC): التعاون في حسابات دون الكشف عن المدخلات الفردية، مما يفتح الأبواب لتطبيقات جديدة في مجال الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي مع الحفاظ على الخصوصية.
-
إدارة الحقوق الرقمية (DRM): التحكم في الوصول إلى المحتوى المحمي بحقوق الطبع والنشر دون الحاجة إلى وسائل حماية النسخ المزعجة.
-
الاتصالات الآمنة: إرسال رسائل سرية مع تشفير شامل يمنع التلاعب مع الحفاظ على سلامة الرسالة.
-
العدالة في ألعاب الإنترنت: يمكن استخدام إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) في ألعاب الإنترنت لإثبات أن نتائج اللعبة عادلة دون الكشف عن الخوارزمية أو منطق اللعبة الداخلي.
-
التحقق من ملكية الرموز غير القابلة للاستبدال: يمكنها التحقق من ملكية وأصالة الرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) دون الكشف عن هوية المالك.
التطبيقات السائدة لإثباتات المعرفة الصفرية
تشمل تطبيقات إثباتات المعرفة الصفرية في العالم الواقعي ما يلي:
-
المعاملات المالية: تخيل شراء البقالة دون الحاجة إلى الكشف عن رصيد حسابك البنكي. تمكن تقنية ZKE من إجراء مدفوعات مجهولة الهوية، مما يخفي تفاصيل المعاملة مع الحفاظ على الامتثال القانوني. على سبيل المثال، في العملات المشفرة مثل Zcash ، تثبت ZKPs صحة المعاملات دون الكشف عن المرسل أو المستقبل أو قيمة المعاملة، مما يعزز الخصوصية.
-
السجلات الطبية: مشاركة المعلومات الطبية الضرورية فقط للتشخيص مع ضمان عدم حدوث أي تسريبات إضافية - تمكن تقنية ZKE المرضى من التحكم في بياناتهم الحساسة. في مجال الرعاية الصحية، يمكن لـ ZKPs تمكين مشاركة بيانات المرضى لأغراض البحث أو العلاج مع الحفاظ على خصوصية المرضى والامتثال للوائح مثل HIPAA.
-
أنظمة التصويت: يمكن استخدام ZKPs في أنظمة التصويت الإلكتروني للتحقق من صحة التصويت دون الكشف عن اختيار الناخب، مما يضمن الخصوصية والنزاهة في عملية التصويت.
-
التحقق من المنتجات في إدارة سلسلة التوريد: يمكن للشركات استخدام ZKPs لإثبات أصالة وأصل المنتجات في سلسلة التوريد دون الكشف عن معلومات تجارية حساسة أو أسرار تجارية.
-
تقييم الائتمان في التطبيقات المالية: تمكن ZKPs الأفراد من إثبات أنهم يستوفون معايير الائتمان دون الكشف عن وضعهم المالي الكامل.
-
الوصول السري إلى السجلات العامة: يمكن للحكومات استخدام ZKPs للسماح بالوصول الآمن والخاص إلى السجلات العامة، مما يضمن عدم الكشف عن المعلومات الحساسة بشكل غير ضروري.
-
المصادقة بدون كلمات مرور: التخلص من كلمات المرور المعرضة للهجمات. تمكن تقنية ZKE من إثبات معرفة كلمة المرور دون الكشف عنها، مما يقلل من مخاطر القرصنة.
-
التخزين السحابي: تخزين البيانات بأمان في السحابة دون منح مقدمي خدمات السحابة الوصول الكامل إلى البيانات الخام. تضمن تقنية ZKE فك التشفير فقط بعد الحصول على التصريح اللازم.
-
التحقق البيومتري: إثبات الهوية باستخدام بصمة الإصبع أو التعرف على الوجه دون تخزين البيانات البيومترية الخام، مما يقلل من المخاوف المتعلقة بالخصوصية.
-
تحديثات البرامج: التحقق من أن تحديثات البرامج شرعية وخالية من التلاعب دون مشاركة الكود المصدر الخاص، مما يعزز الأمان والثقة.
تذكر، تقنية ZKE ما زالت في تطور مستمر، ولكن تطبيقاتها تحمل وعودًا عظيمة. مع تقدم البحث والتطوير، يمكننا توقع أن تحدث تقنية ZKE ثورة في الخصوصية والأمان والكفاءة في مختلف الصناعات، وتعيد تشكيل الطريقة التي نتفاعل بها مع التكنولوجيا في المستقبل.
مشاريع العملات المشفرة التي تستخدم تقنيات المعرفة الصفرية
تتبنى العديد من مشاريع العملات المشفرة المثيرة، خاصة داخل منظومة إيثريوم ، استخدام إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs):
-
Loopring: تستخدم Loopring تقنية إثبات المعرفة الصفرية لتجميع عمليات تحويل متعددة في معاملة واحدة. هذا يقلل بشكل كبير من رسوم الغاز ويزيد من إنتاجية المعاملات على شبكة إيثريوم. مع التركيز الأساسي على التبادلات اللامركزية (DEXs)، تتيح Loopring تداول العملات المشفرة بسرعة وكفاءة من حيث التكلفة. باعتبارها رائدة في ZK Rollups، تقدم Loopring تداولًا سريعًا ومنخفض الرسوم للعملات المشفرة على إيثريوم.
-
Zcash: تعد Zcash رائدة في مجال الخصوصية، حيث تستخدم zk-SNARKs لإخفاء مبالغ المعاملات وهويات المرسل والمستقبل تمامًا، مما يضمن خصوصية لا مثيل لها في المعاملات. كعملة مشفرة، توفر مستوى عالٍ من الخصوصية للمستخدمين الذين يفضلون السرية في معاملاتهم المالية.
-
Filecoin: تستخدم شبكة التخزين اللامركزي تقنية إثبات المعرفة الصفرية (ZKPs) للتحقق من تخزين البيانات وسلامتها دون الحاجة إلى الكشف عن البيانات نفسها. هذا أمر حيوي لضمان الخصوصية والأمان في نظام تخزين الملفات اللامركزي.
-
StarkWare: توفر StarkWare منصة للمطورين لإنشاء حلول توسع مخصصة باستخدام ZK-STARKs، مما يسهل المعاملات بشكل أسرع وأرخص. من خلال تمكين المطورين من إنشاء تطبيقات لامركزية (DApps) أكثر كفاءة، توسع نطاق وإمكانات نظام إيثريوم البيئي.
-
Immutable X: يركز Immutable X على NFTs ويستخدم إثباتات ZK لتمكين تداول NFTs شبه الفوري والخالي من رسوم الغاز على شبكة إيثريوم. يعتبر Immutable X جذابًا للغاية لمطوري الألعاب وعشاق الألعاب، نظرًا لكفاءته وفعاليته من حيث التكلفة في معالجة معاملات NFTs.
-
Secret Network: تركز Secret Network على تمكين الخصوصية للعقود الذكية. وتضمن أن البيانات والحسابات داخل العقود تظل سرية. هذا ذو أهمية خاصة لتطبيقات التمويل اللامركزي (DeFi) الخاصة وتطبيقات البلوكتشين الأخرى التي تركز على الخصوصية.
-
Mina Protocol (سابقًا Coda): تحافظ Mina Protocol على حجم بلوكتشين صغير للغاية باستخدام zk-SNARKs، مما يضمن أن الهواتف الذكية يمكنها المشاركة بشكل كامل في الشبكة. هذا يجعل البلوكتشين سهل الوصول للغاية وملائمًا للمستخدم، مما يعزز من التبني الأوسع.
-
Aztec Protocol: يركز بروتوكول Aztec على تمكين المعاملات الخاصة داخل مساحة التمويل اللامركزي (DeFi)، بما في ذلك الإقراض والاقتراض السري. يمهد الطريق لمستقبل تكون فيه المعاملات المالية على البلوكتشين آمنة وخاصة في نفس الوقت.
-
ZKsync: ZKsync توفر معاملات سريعة وآمنة على شبكة إيثريوم، مستفيدة من كفاءة ZK Rollups. التوافق مع نظام إيثريوم البيئي الحالي ميزة كبيرة، مما يجعل من السهل على المطورين والمستخدمين التبني.
تعرف على المزيد حول ZKsync وكيف يعمل.
-
Hermez Network: من خلال تنفيذ ZK Rollups، تزيد شبكة Hermez بشكل كبير من سرعة المعاملات وتقلل من التكاليف على شبكة إيثريوم. هذا يجعل معاملات إيثريوم أكثر كفاءة، وهو أمر مفيد بشكل خاص للمعاملات ذات الحجم الكبير والقيمة المنخفضة.
-
Tornado Cash: يستخدم Tornado Cash تقنية zk-SNARKs لإخفاء معاملات إيثريوم. فهو يفصل الرابط على السلسلة بين عناوين المصدر والوجهة. هذه الخدمة مهمة للمستخدمين الذين يسعون إلى الخصوصية في معاملاتهم، حيث تمكنهم من إجراء المعاملات على إيثريوم مع الحفاظ على سرية الهوية.
المخاطر والتحديات لتقنيات التشفير باستخدام ZK
على الرغم من الإمكانات الكبيرة التي تحملها تقنيات التشفير باستخدام ZK لتكنولوجيا البلوكتشين، من الضروري الاعتراف بالمخاطر والتحديات المحتملة المرتبطة بتنفيذها. وتشمل هذه المخاطر:
-
التعقيد الحسابي: يمكن أن يكون إنشاء وإثبات إثباتات صفري المعرفة (ZK) مكثفًا من الناحية الحسابية، مما يُحدّ من اعتمادها على نطاق واسع، خاصةً على الأجهزة ذات الموارد المحدودة.
-
عدم نضوج التكنولوجيا: لا تزال تقنية صفري المعرفة (ZK) في مرحلة التطور، ودمجها بسلاسة مع منصات البلوكتشين الحالية يواجه تحديات تتعلق بالكفاءة والتوافق والأمان.
-
ثقة محدودة في الإعداد: تعتمد أنظمة ZK-SNARK، وهي نوع شائع من إثبات ZK، على "إعداد موثوق" يتم مرة واحدة لإنشاء المعلمات التشفيرية. يمكن أن تؤدي الثغرات الأمنية في هذه المرحلة إلى تعريض النظام بأكمله للخطر.
-
تهديد الحوسبة الكمومية: يمكن أن تؤدي تطورات الحوسبة الكمومية إلى كسر أنظمة ZK-SNARK الحالية. لذلك، البحث المستمر لتطوير تشفير صفري المعرفة المقاوم للحوسبة الكمومية أمر ضروري.
-
مخاوف من المركزية: بالرغم من أن ZK Rollups تحسن من قابلية التوسع، فإنها بطبيعتها تُركّز قوة التحقق من المعاملات في أيدي المُنسّقين، مما يمكن أن يُثير مخاوف بشأن المركزية.
-
إمكانية سوء الاستخدام: يمكن أن يُساء استخدام جانب الخصوصية لتقنية صفري المعرفة لتسهيل أنشطة غير قانونية مثل غسيل الأموال أو التهرب الضريبي. الإطار التنظيمي والاعتبارات الأخلاقية ضرورية للتخفيف من هذه المخاطر.
-
الهجمات القائمة على الهندسة الاجتماعية: يبقى المستخدمون الذين يتفاعلون مع التطبيقات المعتمدة على تقنية صفري المعرفة عرضة لهجمات الهندسة الاجتماعية إذا وقعوا ضحية للاحتيال أو محاولات التصيد. الوعي الأمني والتعليم أمران بالغ الأهمية.
مستقبل إثبات صفري المعرفة في تقنية البلوكتشين
إثبات صفري المعرفة والتجميعات ليست مجرد فضول تشفيري بل هي أساسية للمرحلة القادمة من تطور تقنية البلوكتشين. توفر مزيجًا فريدًا من الخصوصية، الأمان، والكفاءة، مما يجعلها لا غنى عنها في توسيع اعتماد الحلول القائمة على البلوكتشين.
تعد تقنية صفري المعرفة (ZK) بوعد بمستقبل من الخصوصية المحسنة، الأمان، وقابلية التوسع.
تضمن ZK الخصوصية من خلال إخفاء هوية المعاملات وحماية البيانات الشخصية. تعزز الأمان من خلال التحقق من العمليات الحسابية المعقدة دون الكشف عن التفاصيل. إلى جانب هذه الميزات، يمكن أن تُحدث ZK ثورة في الهوية اللامركزية، الحساب الآمن متعدد الأطراف، وحتى إنشاء بلوكتشين مقاوم للتكنولوجيا الكمية.
ومع ذلك، يجب معالجة تحديات مثل التعقيد الحسابي، عدم نضج التكنولوجيا، وفهم الجمهور لتحقيق اعتماد أوسع. رغم ذلك، فإن مستقبل ZK واعد مع التطوير والتنفيذ المستمرين. إنها تقدم تقني وتعتبر وسيلة لاستعادة التحكم، إطلاق الإمكانات، وتشكيل مستقبل رقمي يتعايش فيه الخصوصية، الأمان، وقابلية التوسع.
قراءة إضافية
-
أفضل مشاريع الطبقة الثانية للعملات المشفرة على شبكة إيثريوم التي يجب معرفتها
-
حلول التوسع بين الطبقة الأولى والطبقة الثانية في تقنية البلوكتشين: شرح مُفصّل
-
أفضل مشاريع الطبقة الثانية لعملة البيتكوين التي يجب معرفتها في عام 2024
-
الطبقة الثانية مقابل الطبقة الثالثة في تقنية البلوكتشين: كل ما تحتاج لمعرفته
-
أفضل شبكات الطبقة صفر: العمود الفقري لقابلية توسّع تقنية البلوكتشين