المعرفة الصفرية 101: من الإثباتات إلى المعالجات المساعدة

ما هو إثبات المعرفة الصفرية؟

إثبات عدم المعرفة (ZKP) هو طريقة تشفيرية تسمح لطرف واحد، يُسمى المُثبت، بإقناع طرف آخر، المصدق، بأن بيانًا ما صحيح دون الكشف عن أي معلومات تتجاوز صحة البيان نفسه. من الناحية الفنية، يلبي ZKP ثلاث خصائص أساسية: الاكتمال، والصدق، وعدم المعرفة. يضمن الاكتمال أن المُثبتين الأوفياء يمكنهم دائمًا إقناع المصدق إذا كان البيان صحيحًا. يضمن الصدق أن المُثبتين غير الأمناء لا يمكنهم خداع المصدق لقبول بيان كاذب. يعني عدم المعرفة أن المصدق لا يتعلم شيئًا يتجاوز صلاحية الادعاء.

هذه الفكرة ليست نظرية فقط. يتم استخدام إثباتات عدم المعرفة بالفعل في أنظمة التشفير الحديثة للتحقق من الهويات، والتحقق من المعاملات، وتطبيق السياسات دون الكشف عن البيانات الخاصة. إنها مناسبة بشكل خاص لتطبيقات البلوكشين، حيث الخصوصية واللامركزية هما العنصران الرئيسيان.

لماذا تحتاج سلاسل الكتل إلى ZK (الخصوصية + القابلية للتوسع)

تعمل سلاسل الكتل العامة مثل إيثريوم وبيتكوين على مبدأ الشفافية الكاملة. يجب على كل عقدة في الشبكة إعادة تنفيذ كل معاملة للتحقق منها. بينما يضمن هذا النموذج الأمان والتوافق، إلا أنه يأتي على حساب القابلية للتوسع والخصوصية. تعالج إثباتات المعرفة الصفرية كلا من هذين القيدين.

للحفاظ على الخصوصية، تتيح إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) للمستخدمين إثبات شيء ما - على سبيل المثال، أن المعاملة صالحة - دون الكشف عن محتويات المعاملة. وهذا يمكّن من إجراء معاملات سرية ومنطق عقود ذكية خاصة مع الحفاظ على إمكانية التحقق العامة. من أجل القابلية للتوسع، تضغط إثباتات المعرفة الصفرية الحسابات إلى دليل مختصر. يمكن التحقق من هذا الدليل بسرعة على السلسلة، حتى إذا كانت الحسابات الأصلية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً. بدلاً من تنفيذ المنطق الكامل على كل عقدة، يحتاج فقط إلى التحقق من الدليل. وهذا يقلل بشكل كبير من تكاليف الغاز ويحسن من القدرة على المعالجة.

تجعل تقنية عدم المعرفة الممكنة من الممكن توسيع نطاق البلوكشين دون التضحية بالثقة، وبناء تطبيقات خاصة دون إدخال وسطاء مركزيين. مع تعقيد البلوكشين أكثر واعتمادها للاستخدام الشائع، تصبح هذه القدرات ضرورية.

من العقود الذكية إلى الحوسبة غير المتصلة

لقد حولت العقود الذكية البلوكتشينات إلى منصات قابلة للبرمجة. إنها تسمح للمطورين ببناء تطبيقات لامركزية تنفذ المنطق تلقائيًا استنادًا إلى قواعد محددة مسبقًا. ومع ذلك، فإن العقود الذكية مقيدة بالقيود الحسابية للبلوكتشين نفسه. يجب أن تعمل على السلسلة، حيث تكون كل عملية مكلفة وعلنية.

مع تزايد تعقيد التطبيقات اللامركزية، تصبح هذه القيود أكثر إشكالية. إن إجراء حسابات كبيرة أو الوصول إلى مجموعات بيانات واسعة على السلسلة غير عملي. في الوقت نفسه، يزداد طلب المستخدمين على الخصوصية، وهو ما لا تستطيع العقود الذكية القياسية توفيره.

لمعالجة هذا، بدأ المطورون في نقل الحسابات خارج السلسلة مع الحفاظ على الثقة من خلال الأدلة التشفيرية. هنا يأتي دور البراهين صفر المعرفة. بدلاً من تنفيذ المنطق بالكامل على السلسلة، يتم إجراء الحسابات الثقيلة خارج السلسلة، ويتم تقديم دليل مختصر فقط للنتيجة إلى البلوكشين. هذا يحافظ على أمان البلوكشين وقابليته للتحقق بينما يحسن الأداء والسرية بشكل كبير.

يشير هذا الانتقال من منطق السلسلة إلى التحقق خارج السلسلة إلى تحول كبير في بنية blockchain. إنه يسمح للتطبيقات بالتوسع إلى ما هو أبعد من حدود آلة Ethereum الافتراضية ويدعم حالات استخدام جديدة ستكون مستحيلة بخلاف ذلك.

نقدم معالج ZK: طبقة جديدة معيارية

المعالج المساعد المعتمد على المعرفة الصفرية هو نظام متخصص خارج السلسلة يقوم بإجراء الحسابات وتوليد الأدلة التشفيرية على صحتها. على عكس العقود الذكية، التي تعمل مباشرة على البلوكتشين، يعمل المعالج المساعد المعتمد على المعرفة الصفرية خارجيًا. يقوم بمعالجة المدخلات، وإجراء حساب باستخدام zkVM أو دائرة مخصصة، وإنتاج دليل على المعرفة الصفرية. يمكن بعد ذلك تقديم هذا الدليل على السلسلة لإثبات أن الحساب تم تنفيذه بشكل صحيح.

فكرة المعالج المساعد مستمدة من أجهزة الكمبيوتر. في الأنظمة التقليدية، يُستخدم المعالج المساعد كمعالج منفصل للتعامل مع مهام محددة مثل الرسوميات أو العمليات الحسابية العائمة. وبالمثل، يقوم المعالج المساعد ZK بنقل المنطق المعقد من سلسلة الكتل، مما يسمح للسلسلة الرئيسية بالتركيز على التحقق بدلاً من التنفيذ.

تقدم وحدات المعالجة الموازية ZK بيئة تنفيذية模块ية. يمكن للمطورين بناء المنطق في أوقات تشغيل خارج السلسلة المتخصصة، وتنفيذ حسابات كبيرة أو خاصة هناك، ثم إرجاع النتيجة الموثوقة إلى أي سلسلة كتلة. تتيح هذه الوحدة إمكانية التركيب عبر السلاسل، وتحسن الأداء، وتدعم تصميم التطبيقات بشكل أكثر مرونة.

كيف يتناسب مع بنية سلسلة الكتل

في بنية البلوكشين الحديثة، تحتل وحدات المعالجة المساعدة ZK طبقة وسطى بين العقود الذكية على السلسلة ومصادر البيانات أو الحساب الخارجية. في القاعدة، لديك البلوكشين نفسه، الذي يسجل الحالة، ويطبق القواعد، ويحقق الأدلة. وعليه تجلس العقود الذكية، التي تحدد منطق التطبيق الموجه للجمهور وتقبل المدخلات من المستخدمين أو العقود الأخرى.

تعمل المعالجات المساعدة ZK بجانب أو تحت هذه العقود الذكية. تتلقى المدخلات - غالبًا في شكل بيانات مكالمة أو رسائل موقعة - من المستخدم أو العقد، وتنفذ المنطق خارج السلسلة، وتولد دليلًا منعدم المعرفة. يتم تقديم الدليل مرة أخرى إلى العقد الذكي، الذي يتحقق منه باستخدام مفتاح التحقق. إذا كان صالحًا، يقوم العقد بتحديث حالته أو يثير استجابة.

هذه البنية أصبحت أكثر وحدات. يمكن لمساعد المعالجة أن يخدم عدة عقود أو تطبيقات. بالمثل، يمكن لعقد واحد أن يعمل مع عدة مساعدات معالجة. النظام قابل للتوسيع عبر السلاسل. يمكن لمساعد المعالجة ZK حساب دليل للبيانات على سلسلة واحدة وتقديمه إلى أخرى، مما يمكّن من التفاعل عبر السلاسل مع ضمانات قوية.