Zero-Knowledge-Proof (ZKPs) op Blockchain: Een beginnersgids

In blockchain en web3 zijn Zero-Knowledge Proofs een baanbrekend concept dat de balans bewaart tussen privacy en transparantie. Stel je voor dat je kunt bewijzen dat je iets weet zonder de details te onthullen – zoals het tonen van een identiteitsbewijs om een club binnen te komen zonder je adres bekend te maken. Dat is de magie van ZKPs, die robuuste blockchainbeveiliging bieden terwijl gevoelige informatie wordt beschermd.

 

Afkomstig uit cryptografie, maken ZKPs het mogelijk voor één partij om aan een andere partij te bewijzen dat ze een waarde kennen, zoals een wachtwoord, zonder enige informatie over die waarde te onthullen. Dit is vergelijkbaar met bewijzen dat een kluis een specifiek object bevat zonder de kluis te openen.

 

Eenvoudig gezegd zijn zero-knowledge proofs (ZKPs) cryptografische protocollen waarmee de bewijzer (jij) de verifier (een andere partij) kan overtuigen van de waarheid van een uitspraak (je bent meerderjarig) zonder aanvullende informatie vrij te geven (je geboortedatum). Het is alsof je een geheime kluis opent met een wachtwoord dat niemand kan ontcijferen.

 

Hoe werken ZKPs? 

 

De magie van ZKPs ligt in hun vermogen om gegevens te valideren zonder deze te delen. Ze gebruiken wiskundige algoritmen waarmee de bewijzer de verifier kan overtuigen van een feit zonder het feit zelf te onthullen. Bijvoorbeeld, bij een cryptocurrency-transactie kan een ZKP de legitimiteit van de transactie valideren zonder het bedrag of de betrokken partijen bloot te geven. Dit wordt bereikt door complexe cryptografische technieken zoals "getuige" en "challenge-response" protocollen.

 

Laten we het concept van ZKPs proberen te begrijpen met het voorbeeld van een denkbeeldig doolhof. De bewijzer loopt door het doolhof en laat digitale kruimels achter die bewijzen dat ze de uitgang hebben bereikt zonder het daadwerkelijke pad dat genomen is te onthullen. De verifier controleert de kruimels en is overtuigd dat de bewijzer het doolhof heeft voltooid, maar het pad blijft verborgen.

 

Voordelen van ZKPs

• Verbeterde privacy: ZKPs stellen je in staat om te bewijzen dat je bepaalde informatie bezit of specifieke taken hebt uitgevoerd zonder enige onderliggende details te onthullen. Dit beschermt gevoelige gegevens zoals transactiesommen, identiteiten van zenders/ontvangers en stemkeuzes in DAO's.

• Verhoogde veiligheid: ZKPs kunnen worden gebruikt om de geldigheid van complexe berekeningen te verifiëren zonder de bron te vertrouwen. Dit versterkt de blockchainbeveiliging door de noodzaak van tussenpersonen te elimineren en potentiële aanvalsvectoren te verminderen.

• Verbeterde efficiëntie: ZKPs kunnen bepaalde processen stroomlijnen door complexe berekeningen efficiënter te verifiëren dan traditionele methoden. Dit kan voordelen opleveren voor gebieden zoals supply chain management en fraudedetectie.

ZK Rollups vertegenwoordigen een revolutionaire sprong voorwaarts in blockchain schaalbaarheid en privacy en zijn een van de meest overtuigende toepassingen van zero-knowledge encryptie in blockchain technologie. ZK Rollups zijn off-chain transactieverwerkingskrachtcentrales. 

 

In plaats van de hoofdblockchain te overladen met elke enkele transactie, bundelen ze honderden of zelfs duizenden transacties in een "rollup." Maar hier komt de draai: ZK Rollups verzenden niet alleen deze samenvatting, ze bewijzen met behulp van slimme cryptografie, genaamd Zero-Knowledge Proofs (ZKPs), dat alle transacties binnen de rollup geldig zijn zonder gevoelige details te onthullen. Denk eraan als een ID laten zien om een club binnen te komen zonder je adres prijs te geven.

 

Bijvoorbeeld, ZK Rollups kunnen de transactiedoorvoer van Ethereum aanzienlijk verhogen door meerdere transacties te groeperen in een enkele batch die off-chain wordt verwerkt, waardoor de belasting op het hoofdnetwerk wordt verminderd. Na verwerking wordt een zero-knowledge proof ingediend bij de Ethereum mainnet, die alle transacties valideert zonder hun details te onthullen. Deze off-chain verwerking en proof-indiening verminderen de netwerkbelasting, verhogen de transactiedoorvoer en verbeteren de efficiëntie, waardoor Ethereum mogelijk miljoenen transacties per seconde kan verwerken.

 

ZK Rollups benutten ZKPs om niet alleen snellere transacties te realiseren, maar ook verbeterde privacy voor individuele gebruikers en applicaties. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor DeFi, NFT's, en andere Web3 innovaties die snelheid en vertrouwelijkheid vereisen. 

 

Wat Zijn de Voordelen van ZK Rollups?

Zero Knowledge (ZK) Rollups transformeren het blockchain-landschap door een reeks verbeteringen te bieden die enkele van de meest dringende uitdagingen in de adoptie van blockchain-technologie aanpakken. Deze rollups zijn niet slechts een theoretisch concept, maar een praktische oplossing die transactiesnelheid, schaalbaarheid, privacy en betaalbaarheid verbetert, terwijl het fundamentele principe van decentralisatie behouden blijft. Hier is een nadere blik op de veelzijdige voordelen die ZK Rollups met zich meebrengen, waarbij ze een nieuwe standaard zetten voor efficiëntie en gebruikerservaring.

 

• Razendsnelle transacties: Door transacties off-chain af te handelen, verminderen ZK Rollups de transactiekosten en wachttijden drastisch, waardoor crypto-handel soepeler en betaalbaarder wordt.

• Verbeterde schaalbaarheid: Stel je een blockchain voor die miljoenen transacties per seconde aankan. ZK Rollups banen de weg naar massale adoptie en ontsluiten het volledige potentieel van blockchaintechnologie.

• Verbeterde privacy: ZKP's houden transactiedetails geheim, beschermen de anonimiteit van gebruikers en versterken het vertrouwen in het financiële systeem.

• Behoud van decentralisatie: ZK Rollups behouden de gedecentraliseerde aard van blockchains door alleen bewijzen naar de hoofdketen te sturen, wat transparantie en vertrouwen waarborgt terwijl de efficiëntie wordt verbeterd.

• Verlaagde kosten: Doordat de transactieverwerking off-chain plaatsvindt, worden de kosten vanzelf lager, wat crypto-handel en andere blockchaininteracties betaalbaarder maakt voor iedereen. 

Stel je DeFi-leningen voor zonder je financiële geschiedenis prijs te geven of stemmen in DAO's zonder je anonimiteit in gevaar te brengen. ZKP's maken een toekomst mogelijk waarin financiële transacties en governance echt privé zijn, waarbij gevoelige informatie wordt beschermd terwijl gebruik wordt gemaakt van de transparantie van blockchaintechnologie.

 

Zero-knowledge-cryptografie kan mogelijkheden ontsluiten in verschillende sectoren. Hier is een glimp van de toepassingsgebieden van ZKE:

 

Zero-knowledge-toepassingen in blockchaintechnologie 

Een van de meest populaire toepassingen van zero-knowledge (ZK)-technologie in blockchain is voor layer-2-netwerken. ZK-bewijzen stellen layer-2-oplossingen in staat om transacties te bundelen in een enkel bewijs, waardoor schaalbaarheid en privacy worden verbeterd door transacties te valideren zonder details bloot te geven. Twee typen zijn zk-SNARKs, bekend om hun efficiëntie, en zk-STARKs, die bestand zijn tegen bedreigingen van quantumcomputers. Ze verhogen de transactiedoorvoer en privacy, nuttig in gedecentraliseerde financiën en bedrijfsapplicaties.

 

Hier zijn andere toepassingen van ZK-encryptie in de blockchainindustrie: 

 

• Schaalbare blockchains: ZK-Rollups lossen de beperkingen van layer-1 blockchains op (door transactiebundels met privacy-behoudende bewijzen te gebruiken), en benutten ZKE voor snellere, goedkopere transacties, wat de schaalbaarheid van blockchains vergroot.

• Controle van gegevensintegriteit: Bewijs dat gegevens niet zijn gewijzigd zonder het hele bestand te downloaden, waardoor processen worden gestroomlijnd en middelen worden bespaard. Bijvoorbeeld: ZKPs kunnen bewijzen dat een gebruiker een geldig document heeft (zoals een rijbewijs of paspoort) zonder het document zelf te onthullen, wat de privacy bij online verificatieprocessen vergroot.

• Gedecentraliseerde orakels: Zero-knowledge proofs (ZKPs) verbeteren gedecentraliseerde orakels zoals Chainlink in blockchain-ecosystemen door privacy, veiligheid, vertrouwen, schaalbaarheid en naleving van regelgeving te verbeteren. ZKPs stellen orakels in staat de nauwkeurigheid van gegevens te verifiëren zonder de gegevens zelf te onthullen, waardoor vertrouwelijkheid en gebruikersprivacy gewaarborgd blijven. Ze behouden ook de gegevensintegriteit en voorkomen fraude door de authenticiteit van gegevens te valideren. 

• Veilige multi-party computation (MPC): Samenwerken aan berekeningen zonder individuele invoer te onthullen, wat nieuwe mogelijkheden opent voor privacy-behoudende AI- en machine learning-toepassingen.

• Digital Rights Management (DRM): Beheer toegang tot auteursrechtelijk beschermd materiaal zonder indringende kopieerbeveiligingsmaatregelen.

• Veilig berichtenverkeer: Verstuur vertrouwelijke berichten met manipulatiebestendige end-to-end encryptie terwijl de integriteit van berichten behouden blijft.

• Eerlijkheid in online gaming: ZKPs kunnen worden gebruikt in online gaming om te bewijzen dat de uitkomst van een spel eerlijk is zonder de onderliggende algoritme of spel logica te onthullen.

• Verificatie van NFT-eigendom: Ze kunnen eigendom en originaliteit van NFT's (Non-Fungible Tokens) verifiëren zonder de identiteit van de eigenaar te onthullen.

Algemene toepassingen voor ZKPs

Andere real-world toepassingen voor Zero-knowledge proofs omvatten: 

 

• Financiële transacties: Stel je voor dat je boodschappen doet zonder je banksaldo te onthullen. ZKE maakt anonieme betalingen mogelijk, waarbij transactiedetails worden afgeschermd en tegelijkertijd aan wettelijke voorschriften wordt voldaan. Bijvoorbeeld bij cryptovaluta zoals Zcash, waar ZKPs transacties valideren zonder de verzender, ontvanger of het transactiebedrag te onthullen, wat de privacy vergroot.

• Medische dossiers: Deel alleen de noodzakelijke medische informatie voor diagnose met absolute zekerheid dat er geen verdere lekken zijn - ZKE stelt patiënten in staat hun gevoelige gegevens te beheren. In de gezondheidszorg kunnen ZKPs het delen van patiëntgegevens voor onderzoek of behandeling mogelijk maken terwijl de privacy van patiënten wordt beschermd en wordt voldaan aan regelgeving zoals HIPAA.

• Stemsystemen: ZKPs kunnen worden gebruikt in elektronische stemsystemen om te verifiëren dat een stem correct is uitgebracht zonder de stem van de kiezer te onthullen, wat zowel privacy als integriteit in het stemproces waarborgt.

• Verificatie van goederen in supply chain management (SCM): Bedrijven kunnen ZKPs gebruiken om de authenticiteit en herkomst van producten in een supply chain te bewijzen zonder gevoelige commerciële informatie of handelsgeheimen bloot te geven.

• Kredietscores in financiële toepassingen: ZKPs stellen individuen in staat te bewijzen dat ze voldoen aan specifieke kredietcriteria zonder hun exacte financiële situatie te onthullen.

• Vertrouwelijke toegang tot openbare registers: Overheden kunnen ZKPs gebruiken om veilige en privétoegang tot openbare registers mogelijk te maken, zodat gevoelige informatie niet onnodig wordt blootgesteld.

• Wachtwoordloze authenticatie: Zeg vaarwel tegen kwetsbare wachtwoorden. ZKE stelt je in staat te bewijzen dat je het wachtwoord kent zonder het te onthullen, waardoor hackrisico's worden geminimaliseerd.

• Cloudopslag: Sla gegevens veilig op in de cloud zonder volledige toegang tot ruwe gegevens te geven aan cloudserviceproviders. ZKE zorgt ervoor dat decryptie alleen plaatsvindt met de juiste autorisatie.

• Biometrische verificatie: Bewijs je identiteit met een vingerafdruk of gezichtsherkenning zonder ruwe biometrische gegevens op te slaan, wat privacyproblemen vermindert. 

• Software-updates: Verifieer dat software-updates legitiem en manipulatiebestendig zijn zonder privébroncode te delen, wat de veiligheid en het vertrouwen vergroot.

Onthoud, ZKE is nog in ontwikkeling, maar de toepassingen ervan bieden enorme mogelijkheden. Naarmate onderzoek en ontwikkeling vorderen, kunnen we verwachten dat ZKE de gegevensprivacy, veiligheid en efficiëntie in verschillende industrieën zal revolutioneren en de manier waarop we met technologie omgaan in de toekomst zal transformeren.

 

Enkele spannende crypto-projecten, vooral binnen het Ethereum ecosysteem, lopen voorop in het gebruik van ZKPs:

• Loopring: Loopring maakt gebruik van zero-knowledge-proofs om meerdere transacties samen te voegen in één enkele transactie. Dit verlaagt de gaskosten aanzienlijk en verhoogt de transactiedoorvoer op het Ethereum-netwerk. Gericht op gedecentraliseerde beurzen (DEX's), stelt Loopring hoge snelheid en kostenefficiënte cryptohandel mogelijk. Als koploper in ZK Rollups biedt Loopring snelle en goedkope cryptohandel op Ethereum. 

• Zcash: Zcash is een pionier op het gebied van privacy en gebruikt zk-SNARKs om transactiebedragen en de identiteit van zowel zender als ontvanger volledig te verbergen. Hiermee wordt ongeëvenaarde privacy in transacties gewaarborgd. Als cryptovaluta biedt het een hoog niveau van privacy voor gebruikers die vertrouwelijkheid in hun financiële transacties prioriteren.

• Filecoin: Dit gedecentraliseerde opslagnetwerk gebruikt ZKP’s om de opslag en integriteit van gegevens te verifiëren zonder de daadwerkelijke gegevens te onthullen. Dit is cruciaal om privacy en veiligheid in een gedecentraliseerd bestandsopslagsysteem te waarborgen.

• StarkWare: StarkWare biedt een platform waarmee ontwikkelaars op maat gemaakte schaaloplossingen kunnen bouwen met ZK-STARKs, wat snellere en goedkopere transacties mogelijk maakt. Door ontwikkelaars in staat te stellen efficiëntere DApps te maken, vergroot StarkWare de reikwijdte en schaalbaarheid van het Ethereum-ecosysteem.

• Immutable X: Immutable X richt zich op NFT’s en gebruikt ZK-proofs om vrijwel onmiddellijke, gaskostenvrije NFT-handel op Ethereum mogelijk te maken. Immutable X is zeer aantrekkelijk voor gameontwikkelaars en gaming-enthousiastelingen vanwege zijn efficiëntie en kosteneffectiviteit bij het verwerken van NFT-transacties. 

• Secret Network: Secret Network richt zich op het mogelijk maken van privacy voor smart contracts. Het zorgt ervoor dat gegevens en berekeningen binnen contracten vertrouwelijk blijven. Dit is met name relevant voor private gedecentraliseerde financiële (DeFi) applicaties en andere privacygerichte blockchain-applicaties.

• Mina Protocol (Voorheen Coda): Mina Protocol behoudt een zeer compacte blockchain-grootte met behulp van zk-SNARKs, waardoor zelfs smartphones volledig kunnen deelnemen aan het netwerk. Dit maakt de blockchain enorm toegankelijk en gebruiksvriendelijk, wat een bredere adoptie bevordert.

• Aztec Protocol: Aztec Protocol richt zich op het mogelijk maken van privétransacties binnen de DeFi-ruimte, waaronder vertrouwelijke leningen en uitleningen. Het baant de weg voor een toekomst waarin financiële transacties op de blockchain zowel veilig als privé kunnen zijn.

• ZKsync: ZKsync biedt snelle en veilige transacties op Ethereum door gebruik te maken van de efficiëntie van ZK Rollups. De compatibiliteit van ZKsync met het bestaande Ethereum-ecosysteem is een belangrijk voordeel, waardoor adoptie eenvoudiger wordt voor zowel ontwikkelaars als gebruikers.

Meer informatie over ZKsync en hoe het werkt.

• Hermez Network: Door de implementatie van ZK Rollups verhoogt Hermez Network de transactiesnelheid aanzienlijk en verlaagt het de kosten op het Ethereum-netwerk. Dit maakt Ethereum-transacties efficiënter, vooral voordelig voor transacties met een hoog volume en lage waarde. 

• Tornado Cash: Tornado Cash gebruikt zk-SNARKs om Ethereum-transacties anoniem te maken. Het verbreekt de on-chain koppeling tussen bron- en bestemmingsadressen. Deze dienst is cruciaal voor gebruikers die privacy in hun transacties zoeken, aangezien het hen in staat stelt om anoniem op Ethereum te handelen.

Hoewel ZK-cryptografie enorm veelbelovend is voor blockchaintechnologie, is het belangrijk om de potentiële risico’s en uitdagingen te erkennen die gepaard gaan met de implementatie ervan. Deze omvatten:

 

1. Computationale Complexiteit: Het genereren en verifiëren van ZK-proofs kan rekenintensief zijn, wat de bredere adoptie kan beperken, vooral op apparaten met beperkte middelen.

2. Technologische Onvolwassenheid: ZK-cryptografie is nog in ontwikkeling, en de naadloze integratie met bestaande blockchain-platforms brengt uitdagingen met zich mee op het gebied van compatibiliteit, efficiëntie en beveiliging.

3. Beperkt Vertrouwen in Setup: ZK-SNARKs, een veelgebruikte vorm van ZK-proof, zijn afhankelijk van een eenmalige "vertrouwde setup"-ceremonie om cryptografische parameters te genereren. Beveiligingsproblemen in deze fase kunnen het hele systeem in gevaar brengen.

4. Bedreiging door Kwantumcomputing: De opkomst van kwantumcomputing kan mogelijk huidige ZK-SNARK-schema's doorbreken. Voortdurend onderzoek is essentieel om kwantumresistente ZK-cryptografie te ontwikkelen.

5. Centralisatieproblemen: Hoewel ZK Rollups de schaalbaarheid verbeteren, concentreren ze inherent de macht voor transactieverificatie in handen van sequencers, wat zorgen over centralisatie kan oproepen.

6. Potentieel Misbruik: Het privacyaspect van ZK-cryptografie kan worden misbruikt voor illegale activiteiten zoals witwassen of belastingontduiking. Regelgevende kaders en ethische overwegingen zijn noodzakelijk om deze risico's te verminderen.

7. Social Engineering-aanvallen: Gebruikers die interactie hebben met ZK-gebaseerde toepassingen blijven kwetsbaar voor social engineering-aanvallen als ze slachtoffer worden van oplichting of phishingpogingen. Beveiligingsbewustzijn en educatie zijn cruciaal.

Zero Knowledge Proofs en Rollups zijn niet zomaar cryptografische curiositeiten, maar essentieel voor de volgende fase van blockchain-evolutie. Ze bieden een unieke combinatie van privacy, veiligheid en efficiëntie, waardoor ze onmisbaar zijn voor het vergroten van de adoptie van op blockchain gebaseerde oplossingen. 

 

Zero Knowledge (ZK)-technologie belooft een toekomst met verbeterde privacy, veiligheid en schaalbaarheid. 

 

ZK zorgt ook voor privacy door transacties te anonimiseren en persoonlijke gegevens te beschermen. Het versterkt de veiligheid door complexe berekeningen te verifiëren zonder details bloot te geven. Naast deze voordelen kan ZK een revolutie teweegbrengen in gedecentraliseerde identiteiten, veilige multi-party-berekeningen en zelfs quantum-bestendige blockchains creëren.

 

Echter, uitdagingen zoals computationele complexiteit, technologische onvolwassenheid en publieke bewustwording moeten worden aangepakt voor bredere adoptie. Desondanks is de toekomst van ZK veelbelovend met voortdurende ontwikkeling en implementatie. Het is niet alleen een technologische vooruitgang, maar ook een middel om controle terug te winnen, potentieel te ontsluiten en een digitale toekomst te vormen waarin privacy, veiligheid en schaalbaarheid hand in hand gaan.

 

1. Top Ethereum Layer-2 Crypto Projecten om te Kennen

2. Blockchain Layer 1 vs. Layer 2 Schaaloplossingen: Uitleg 

3. Beste Layer-2 Netwerken om in de Gaten te Houden 

4. Top Bitcoin Layer-2 Projecten om te Kennen in 2024

5. Layer-2 vs. Layer-3 Blockchains: Alles Wat Je Moet Weten 

6. Beste Layer-0 Netwerken: De Ruggengraat van Blockchain Schaalbaarheid