La tecnología ha evolucionado a lo largo de los años, asegurando que existe un modelo perfecto para satisfacer cada demanda. A medida que el mundo crece con muchos avances tecnológicos, también aumenta la demanda de privacidad y seguridad de los datos. Los datos se pueden usar para probar quién eres, sin embargo, esto podría revelar mucha información.

“Pero, ¿cómo puedo probar algo sin revelar mucha información?” ¡Esta pregunta podría haber pasado por la mente de uno durante su vida al menos una vez! Las pruebas de conocimiento cero (ZKP) se centran principalmente en verificar la prueba sin revelar mucha información.

Esta guía le brindará una comprensión más profunda de las pruebas de conocimiento cero y cómo podrían beneficiarlo. Exploremos el intrigante mundo de los ZKP.

Desentrañando el enigma de ZKP

Entonces, ¿qué es la prueba de conocimiento cero? Es un método para demostrar que conoce una información sin revelar ninguna información más allá del hecho de que la conoce. Hay dos partes involucradas en ZKP: un probador y un verificador. Un probador afirma que tiene conocimiento de la información, mientras que un verificador valida la afirmación.

Tomemos un ejemplo muy simplificado: supongamos que eres un probador que dice conocer la contraseña de tu cuenta a un verificador. Puede probar esta afirmación accediendo a su cuenta. En consecuencia, el verificador validará que sí tiene acceso a su cuenta y así conocer la contraseña. El hecho de que tenga acceso demuestra que conoce las credenciales de su contraseña sin necesidad de revelar su contraseña real.

Un protocolo de prueba de conocimiento cero del mundo real ejecuta la misma idea pero de una manera mucho más compleja. En un escenario real, el verificador puede generar un "desafío" para que lo complete el probador. El desafío podría ser un problema matemático o una ecuación que requiera caracteres especiales que solo podría proporcionar alguien que conozca la contraseña. El verificador luego ejecutaría este desafío una gran cantidad de veces para validar la consistencia de la afirmación del probador.

Los ZKP deben cumplir tres criterios:

• Integridad : Se establece que si la entrada es válida, el protocolo de conocimiento cero siempre devolverá como "verdadero".
• Solvencia: Una entrada inválida hace que sea imposible engañar al protocolo de conocimiento cero, por lo que establece la salida como "falsa".
• Conocimiento cero: El criterio final de ZKP establece que el verificador no aprende nada sobre una declaración más allá de su validez o falsedad, por lo que tiene “conocimiento cero” de la información. 

Similar a muchas tecnologías altamente avanzadas, los ZKP comenzaron con una idea. El concepto de Pruebas de Conocimiento Cero fue introducido por un artículo de investigación del MIT de Shafi Goldwasser, Silvio Micali y Charles Rackoff en 1985, “La complejidad del conocimiento del sistema de prueba interactivo.Sin embargo, el trabajo de investigación de las leyendas fue rechazado muchas veces, pero, en 1993, ganaron el Premio Godel, un premio anual otorgado a los investigadores por los trabajos más destacados en el área de la informática teórica.

Aunque el concepto de prueba de conocimiento cero se introdujo hace mucho tiempo, la aplicación comenzó muchos años después.

La naturaleza dual del conocimiento cero

ZKP siguió cambiando a lo largo de los años, cada uno optimizado para diferentes escenarios. Evolucionando esta tecnología altamente avanzada, los investigadores han sugerido una identidad separada de pruebas de conocimiento cero.

Hay dos tipos principales de protocolos de prueba de conocimiento cero: ZKP interactivos y ZKP no interactivos. La principal diferencia entre los dos tipos es la cantidad de interacción requerida entre el probador y el verificador.

Los ZKP interactivos requieren más interacción entre ambas partes. El probador y el verificador se involucran en una comunicación de ida y vuelta para validar las afirmaciones del probador. Estos ZKP son más flexibles y se pueden usar para probar declaraciones más complejas que los ZKP no interactivos.

Los ZKP no interactivos requieren una interacción significativamente menor. El probador simplemente construye una prueba que puede ser validada por un verificador sin más interacción. Estos ZKP son más eficientes y requieren menos comunicación entre el probador y el verificador que los ZKP interactivos.

Tanto para las pruebas de conocimiento cero interactivas como para las no interactivas, los investigadores y criptógrafos intentaron simplificar la explicación a través de varios ejemplos.

El ZKP interactivo

Kostas Kryptos, cofundador y criptógrafo jefe de Mysten Labs, proporcionó uno de los ejemplos más simples de ZKP interactivo con su escenario de bolas de diferentes colores. En su ejemplo, un probador debe demostrarle a un verificador que una bola roja y una bola verde son de diferentes colores sin revelar qué bola es cuál.

En este escenario, el probador utiliza un enfoque interactivo en el que le pregunta al verificador si las bolas se han cambiado o no. El probador esconde las bolas y revela una al azar al verificador, quien responde "sí" o "no" dependiendo de si se cambiaron las bolas.

La interacción continúa durante varias rondas, y con cada revelación de una bola por parte del probador, el verificador se convence cada vez más de que las bolas son de diferentes colores sin revelar nunca cuál es roja y cuál es verde.

Este es un ejemplo simplificado de ZKP interactivo donde el probador y el verificador entablan una conversación/interacción de ida y vuelta para convencer gradualmente al verificador de la veracidad de la afirmación sin revelar ninguna información más allá de lo que es necesario para probar la afirmación.

Pruebas de conocimiento cero no interactivas

La primera idea sobre la primera prueba de conocimiento cero no interactivo fue sugerida por los investigadores Manuel Blum, Paul Feldman y Silivio M Micali en su artículo "Conocimiento cero no interactivo y sus aplicaciones". Similar a la prueba interactiva de conocimiento cero, el probador tiene que convencer al verificador de que tiene la evidencia sin revelar ninguna información.

Sin embargo, a diferencia de las pruebas interactivas, las pruebas no interactivas llevan a cabo el protocolo dentro de una ronda de comunicación entre el probador y el verificador. Con una prueba de conocimiento cero no interactiva, hace que esta tecnología revolucionaria sea más eficiente al reducir la necesidad de una interacción continua. El ZKP no interactivo también garantiza que la prueba generada esté disponible para el público.

No hay duda de que ZKPs es revolucionario, sin embargo, las pruebas interactivas de conocimiento cero tienen limitaciones. Por ejemplo, el ZKP interactivo requeriría la presencia de dos partes. Además, incluso si el verificador declaró que el resultado era "verdadero", la prueba no estaría disponible para su verificación. Como solución se propusieron pruebas no interactivas de conocimiento cero.

Se cree popularmente que las pruebas no interactivas abrieron las puertas a un nuevo mundo de tecnologías innovadoras.

Los populares protocolos divergentes de prueba de conocimiento cero

A lo largo de los años, la prueba de conocimiento cero ha evolucionado a medida que muchos investigadores y criptógrafos intentaron proponer varios protocolos para esta tecnología moderna. Algunos protocolos ZK están relacionados entre sí con diferencias específicas, ya que actúan como soluciones para satisfacer las diferentes demandas de escalabilidad y privacidad.

Las soluciones ZKP actuales incluyen zk-SNARK, zk-STARK, zk-Rollups, Validium y Volitions. Se prevé que surjan nuevos avances a medida que avanza la tecnología.

Echemos un vistazo más de cerca a cada una de esas soluciones.

Paquetes acumulativos de conocimiento cero

Los rollups de conocimiento cero combinan los distintos lotes de transacciones y los publican en el blockchain, en lugar de enviar los datos de cada transacción individualmente. Las transacciones se publicarán junto con la prueba que podría verificar la validez de ese cálculo. Las pruebas de validez que publicaron los datos en la cadena podrían ser SNARK o STARK.   

Validio 

Cuando se trata de Validium, combina las pruebas de validez con el almacenamiento de datos fuera de la cadena para mejorar la escalabilidad. Validium garantiza que las pruebas de validez se publiquen en la cadena base y que los datos se almacenen fuera de la cadena.

Si bien Validium es eficiente y tiene tarifas de gas más bajas en comparación con zk-rollups, podría enfrentar un ataque de actores malintencionados, lo que haría que los datos no estuvieran disponibles y pusiera en riesgo la capacidad de los usuarios para retirar sus fondos.

voliciones

Volitions merged zk-rollups y validiums permiten a los usuarios elegir entre estas soluciones, ya que tienen una única raíz de estado. Las características se combinan para proporcionar soluciones innovadoras mucho más eficientes. Por ejemplo, si los actores maliciosos atacaron el lado de la voluntad de validium, el fondo del lado de la acumulación de zk aún estaría seguro.

ZK-snarks

Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Argument on Knowledge (zk-SNARKs) es una de las pruebas de validez con un tamaño pequeño y puede realizar pruebas fácilmente. SNARK crea pruebas criptográficas utilizando curvas elípticas. Estas curvas elípticas computacionales son menos costosas en comparación con las funciones hash computacionales de STARK. Con el protocolo SNARK, las tarifas de gas se reducen en comparación con los STARK.

zk-STARK

Aunque SNARKs lidera la carrera en cuanto a tarifas de gas, zk-STARK también tiene grandes ventajas. El argumento de conocimiento transparente escalable de conocimiento cero (zk-STARK) es otro tipo de prueba criptográfica. El protocolo STARK requiere poca o ninguna interacción entre ambas partes. Esta característica permite que los STARK prueben transacciones mucho más rápido y ofrezcan más poder de cómputo.

Proyectos de cadena de bloques que utilizan prueba de conocimiento cero

Similar a ZKP, Blockchain es otra tecnología eficiente en este mundo de tecnología avanzada. Algunos proyectos de blockchain implementaron la revolucionaria tecnología de conocimiento cero en su ecosistema.

Zcash

Conocido por su privacidad, Zcash utilizó zk-SNARK en su sistema. Zcash, una moneda de privacidad, es uno de los primeros criptoactivos que brindó mayor privacidad a sus usuarios, asegurando la confidencialidad en las transacciones financieras.

Binance

Al anunciar en Twitter, Changpeng Zhao, el CEO de Binance, compartió que su equipo ha actualizó el sistema de Prueba de Reservas con zk-SNARK. Binance afirmó que la actualización del sistema PoR se realizó con el motivo de mantener su información confidencial más segura y privada.

StarkEx

StarkEx es una solución de escalabilidad de capa 2 basada en Ethereum que ha integrado una especie de prueba de conocimiento cero. El zk-STARK actúa como prueba que valida varias transacciones. Además, la integración de la prueba de conocimiento cero permite que las aplicaciones comerciales y de pago se construyan sobre ella.

X inmutable

Immutable X es una plataforma que brinda servicios de acuñación y comercio para NFT. Como una solución de escalado de capa 2 para Ethereum, implementó zk-STARK para lograr un alto rendimiento de transacciones y tiempos de confirmación rápidos. Además de ser rápida, la tecnología STARKs garantiza que la transacción sea segura.

El futuro de ZKP

La tecnología Zero-Knowledge Proof sigue siendo una nueva tecnología avanzada con el paso del tiempo. Muchos expertos han comenzado a ver el valor de utilidad de la prueba de conocimiento cero, ya que varios proyectos las han implementado en sus operaciones. Con el poder de mejorar la velocidad y la seguridad, las aplicaciones y las posibilidades de la tecnología de conocimiento cero también son infinitas. 

Además, la comunidad observó que están bajo vigilancia independientemente de sus actividades. La tecnología de conocimiento cero también se creó para este propósito. Para proporcionar pruebas con conocimiento cero, ZKP protegerá la privacidad de los usuarios de intromisiones inapropiadas. Esta tecnología revolucionaria también puede actuar como un escudo para la protección de la identidad y evitar actividades fraudulentas como el soborno y la votación en cadena.

Aunque blockchain es relativamente nuevo, muchas empresas han integrado ZKP en su ecosistema. Ambas tecnologías de vanguardia podrían llevarnos a un mundo nuevo, donde nadie tendría que vivir en las sombras y convertirse en víctimas de los poderes de la figura central.

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