Apa Itu Zero-Knowledge Proof dan Bagaimana Cara Kerjanya? Panduan Pemula

Teknologi telah berkembang selama bertahun-tahun, memastikan bahwa ada model yang sempurna untuk memenuhi setiap permintaan. Saat dunia tumbuh dengan banyak kemajuan teknologi, permintaan akan privasi dan keamanan data juga meningkat. Data dapat digunakan untuk membuktikan siapa Anda, namun hal ini dapat mengungkapkan banyak informasi.

“Tapi bagaimana saya membuktikan sesuatu tanpa mengungkapkan banyak informasi?” Pertanyaan ini mungkin pernah terlintas di benak seseorang selama hidup mereka setidaknya sekali! Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) berfokus utama pada verifikasi bukti tanpa mengungkapkan banyak informasi.

Panduan ini akan memberi Anda pemahaman yang lebih dalam tentang zero-knowledge proofs dan bagaimana mereka dapat bermanfaat bagi Anda. Mari jelajahi dunia ZKP yang menarik.

Mengungkap Enigma ZKP

Apa itu zero-knowledge proof? Ini adalah metode untuk membuktikan bahwa Anda mengetahui suatu informasi tanpa mengungkapkan informasi apa pun di luar fakta bahwa Anda mengetahuinya. Ada dua pihak yang terlibat dalam ZKP: pembukti dan pemverifikasi. Seorang pembukti mengklaim bahwa mereka mengetahui informasi tersebut, sementara seorang pemverifikasi memvalidasi klaim tersebut.

Mari kita ambil contoh yang sangat sederhana, katakanlah Anda seorang pembukti yang mengklaim mengetahui kata sandi akun Anda ke pemverifikasi. Anda dapat membuktikan klaim ini dengan mengakses akun Anda. Dengan demikian, pemverifikasi akan memvalidasi bahwa Anda memiliki akses ke akun Anda dan dengan demikian mengetahui kata sandinya. Fakta bahwa Anda memiliki akses membuktikan bahwa Anda mengetahui kredensial kata sandi Anda tanpa perlu mengungkapkan kata sandi Anda yang sebenarnya.

Protokol zero-knowledge proof di dunia nyata menjalankan ide yang sama tetapi dengan cara yang jauh lebih kompleks. Dalam skenario nyata, pemverifikasi dapat menghasilkan “tantangan” untuk diselesaikan oleh pembukti. Tantangannya bisa berupa soal matematika atau persamaan yang membutuhkan karakter khusus yang hanya bisa diberikan oleh orang yang mengetahui kata sandinya. Pemverifikasi kemudian akan mengeksekusi tantangan ini berkali-kali untuk memvalidasi konsistensi klaim pembukti.

ZKP harus memenuhi tiga kriteria:

• Kelengkapan: Dinyatakan bahwa jika input valid, protokol zero-knowledge akan selalu kembali sebagai “benar”.
• Kekukuhan: Input yang tidak valid tidak dapat membodohi protokol zero-knowledge, dengan demikian, akan menyatakan output sebagai “salah.”
• Zero-Knowledge: Kriteria terakhir dari ZKP menyatakan bahwa verifikator tidak mempelajari apa-apa tentang pernyataan di luar validitas atau kesalahannya, sehingga, mereka tidak memiliki pengetahuan tentang informasi tersebut.

Metamorfosis dari Zero-Knowledge Proofs

Serupa dengan banyak teknologi canggih, ZKP dimulai dengan sebuah ide. Konsep Zero Knowledge Proofs diperkenalkan oleh makalah penelitian MIT oleh Shafi Goldwasser, Silvio Micali dan Charles Rackoff pada tahun 1985, “Kompleksitas Pengetahuan dari Sistem Bukti Interaktif.” Namun, makalah penelitian legenda telah ditolak berkali-kali, tetapi, pada tahun 1993, mereka memenangkan Hadiah Godel, hadiah tahunan yang diberikan kepada para peneliti untuk makalah paling menonjol di bidang ilmu komputer teoretis.

Meskipun konsep Zero-Knowledge Proof diperkenalkan sejak lama, penerapannya dimulai bertahun-tahun kemudian.

Sifat Ganda dari Zero-Knowledge

ZKP terus berubah selama bertahun-tahun, masing-masing dioptimalkan untuk skenario yang berbeda. Dengan mengembangkan teknologi yang sangat canggih ini, para peneliti telah menyarankan identitas terpisah dari zero-knowledge proofs.

Ada dua jenis utama protokol zero-knowledge proof: ZKP interaktif dan ZKP non-interaktif. Perbedaan utama antara kedua jenis ini adalah jumlah interaksi yang diperlukan antara pembukti dan pemverifikasi.

ZKP interaktif membutuhkan lebih banyak interaksi antara kedua belah pihak. Pembukti dan pemverifikasi terlibat dalam komunikasi bolak-balik untuk memvalidasi klaim pembukti. ZKP ini lebih fleksibel dan dapat digunakan untuk membuktikan pernyataan yang lebih kompleks daripada ZKP non-interaktif.

ZKP Non-Interaktif membutuhkan interaksi yang jauh lebih sedikit. Pembukti hanya membangun bukti yang dapat divalidasi oleh pemverifikasi tanpa interaksi lebih lanjut. ZKP ini lebih efisien dan membutuhkan lebih sedikit komunikasi antara pembukti dan pemverifikasi daripada ZKP interaktif.

Baik untuk zero-knowledge proof interaktif maupun non-interaktif, para peneliti dan kriptografer mencoba menyederhanakan penjelasannya melalui berbagai contoh.

ZKP Interaktif

co-founder dan Chief Cryptographer di Mysten Labs, Kostas Kryptos, memberikan salah satu contoh paling sederhana dari ZKP interaktif dengan skenario bola berwarna berbeda. Dalam contohnya, seorang pembukti harus membuktikan kepada seorang pemverifikasi bahwa bola merah dan bola hijau berbeda warna tanpa mengungkapkan bola yang mana.

Dalam skenario ini, pembukti menggunakan pendekatan interaktif di mana mereka bertanya kepada pemverifikasi apakah bola telah ditukar atau belum. Pembukti menyembunyikan bola, dan mengungkapkannya secara acak kepada pemverifikasi, yang menjawab “ya” atau “tidak” tergantung pada apakah bola ditukar.

Interaksi berlangsung selama beberapa putaran dan dengan setiap pengungkapan bola oleh pembukti, pemverifikasi menjadi semakin yakin bahwa bola memiliki warna berbeda tanpa pernah mengungkapkan bola mana yang merah dan mana yang hijau.

Ini adalah contoh ZKP interaktif yang disederhanakan di mana pembukti dan pemverifikasi terlibat dalam percakapan/interaksi bolak-balik untuk secara bertahap meyakinkan pemverifikasi kebenaran klaim tanpa mengungkapkan informasi apa pun di luar yang diperlukan untuk membuktikan klaim.

Zero-Knowledge Proofs Non-Interaktif

Gagasan pertama tentang zero-knowledge proofs non-interaktif pertama disarankan oleh peneliti Manuel Blum, Paul Feldman dan Silivio M Micali dalam makalah mereka “Zero-knowledge non-interaktif dan penerapannya.” Mirip dengan zero-knowledge proof interaktif, pembukti harus meyakinkan pemverifikasi bahwa mereka memiliki bukti tanpa mengungkapkan informasi apa pun.

Namun, tidak seperti yang interaktif, yang non-interaktif menjalankan protokol dalam satu putaran komunikasi antara pembukti dan pemverifikasi. Dengan zero-knowledge proof non-interaktif, membuat teknologi revolusioner ini lebih efisien dengan mengurangi kebutuhan akan interaksi berkelanjutan. ZKP non-interaktif juga memastikan bukti yang dihasilkan tersedia untuk umum.

Tidak ada keraguan bahwa ZKP ini revolusioner, namun, zero-knowledge proofs interaktif memiliki keterbatasan. Misalnya, ZKP interaktif akan membutuhkan dua pihak untuk hadir. Selain itu, meskipun pemverifikasi menyatakan keluarannya “benar,” buktinya tidak akan tersedia untuk verifikasi. Sebagai solusinya, zero-knowledge proof non-interaktif diajukan.

Dipercaya secara popular bahwa ZKP non-interaktif membuka pintu ke dunia baru teknologi inovatif.

Protokol Divergen Popular dari Zero-Knowledge Proof

Selama bertahun-tahun, zero-knowledge proof telah berevolusi karena banyak peneliti dan kriptografer mencoba mengusulkan berbagai protokol untuk teknologi modern ini. Beberapa protokol ZK terkait satu sama lain dengan perbedaan spesifik, karena mereka bertindak sebagai solusi untuk memenuhi permintaan skalabilitas dan privasi yang berbeda.

Solusi ZKP saat ini termasuk zk-SNARKs, zk-STARKs, zk-Rollups, Validiums dan Volitions. Terobosan-terobosan baru diprediksi akan muncul seiring kemajuan teknologi.

Mari kita lihat lebih dekat masing-masing solusi tersebut.

Zero-Knowledge Rollups

Zero-knowledge rollups menggabungkan berbagai kumpulan transaksi dan mempostingnya ke blockchain, alih-alih mengirimkan setiap data transaksi satu per satu. Transaksi akan diposting bersama dengan bukti yang dapat memverifikasi validitas perhitungan tersebut. Bukti validitas yang menerbitkan data on-chain dapat berupa SNARK atau STARK.

Validium

Ketika membahas Validium, itu menggabungkan bukti validitas dengan penyimpanan data off-chain untuk meningkatkan skalabilitas. Validium memastikan bahwa bukti validitas dipublikasikan pada rantai dasar dan data disimpan secara off-chain.

Meskipun Validium efisien dan memiliki biaya gas yang lebih rendah dibandingkan dengan zk-rollup, Validium dapat menghadapi serangan dari pelaku jahat, membuat data tidak tersedia dan mempertaruhkan kemampuan pengguna untuk menarik dana mereka.

Volitions

Volitions menggabungkan zk-rollup dan validium, memungkinkan pengguna untuk memilih di antara solusi ini karena mereka memiliki root status tunggal. Fitur-fitur digabungkan untuk memberikan solusi inovatif yang jauh lebih efisien. Misalnya, jika aktor jahat menyerang sisi validium dari volition, dana di sisi zk-rollup akan tetap aman.

zk-SNARKs

Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Argument on Knowledge (zk-SNARKs) merupakan salah satu alat bukti yang sahih dengan ukuran yang kecil dan dapat dengan mudah melakukan pembuktian. SNARK membuat bukti kriptografi menggunakan kurva elips. Kurva eliptik komputasi ini lebih murah dibandingkan dengan fungsi hashing komputasi STARK. Dengan protokol SNARK, biaya gas berkurang dibandingkan dengan STARK.

zk-STARKs

Meskipun SNARK memimpin perlombaan mengenai biaya bahan bakar, zk-STARK juga memiliki keuntungan besar. Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge (zk-STARKs) adalah jenis lain dari bukti kriptografi. Protokol STARK membutuhkan sedikit atau tidak ada interaksi antara kedua belah pihak. Fitur ini memungkinkan STARK untuk membuktikan transaksi lebih cepat dan menawarkan lebih banyak daya komputasi.

Proyek Blockchain yang Memanfaatkan Zero-Knowledge Proof

Mirip dengan ZKP, blockchain adalah teknologi efisien lainnya di dunia berteknologi maju ini. Beberapa proyek blockchain menerapkan teknologi tanpa pengetahuan revolusioner ke dalam ekosistem mereka.

Zcash

Dikenal karena privasinya, Zcash menggunakan zk-SNARK dalam sistemnya. Zcash, koin privasi, adalah salah satu aset kripto paling awal yang memberikan privasi yang ditingkatkan bagi penggunanya, memastikan kerahasiaan dalam transaksi keuangan.

Binance

Mengumumkan di Twitter, CEO Binance Changpeng Zhao mengungkapkan bahwa timnya telah meningkatkan sistem Proof of Reserves dengan zk-SNARK. Binance mengklaim bahwa pemutakhiran sistem PoR dilakukan dengan tujuan menjaga informasi sensitif Anda lebih aman dan pribadi.

StarkEx

StarkEx adalah solusi skalabilitas layer-2 yang dibangun di atas Ethereum yang telah mengintegrasikan sejenis zero-knowledge proof. Zk-STARK bertindak sebagai bukti yang memvalidasi berbagai transaksi. Selain itu, integrasi zero-knowledge proof memungkinkan aplikasi perdagangan dan pembayaran dibangun di atasnya.

Immutable X

Immutable X adalah platform yang menyediakan layanan pencetakan dan perdagangan untuk NFT. Sebagai solusi penskalaan layer-2 untuk Ethereum, ia mengimplementasikan zk-STARK untuk mencapai throughput transaksi yang tinggi dan waktu konfirmasi yang cepat. Selain cepat, teknologi STARK juga memastikan keamanan transaksinya.

Masa Depan ZKP

Teknologi Zero-Knowledge Proof masih terus menjadi teknologi canggih baru dengan berlalunya waktu. Banyak ahli telah mulai melihat nilai kegunaan dari zero-knowledge proof karena berbagai proyek telah menerapkannya dalam operasi mereka. Dengan kekuatan peningkatan kecepatan dan keamanan, aplikasi dan kemungkinan teknologi zero-knowledge juga tidak terbatas.

Selain itu, masyarakat mengamati bahwa mereka berada di bawah pengawasan terlepas dari kegiatan mereka. Teknologi zero-knowledge technology dibangun untuk tujuan ini juga. Untuk memberikan bukti dengan zero-knowledge, ZKP akan melindungi privasi pengguna dari pengintaian yang tidak pantas. Teknologi revolusioner ini juga dapat bertindak sebagai perisai untuk perlindungan identitas dan mencegah segala aktivitas penipuan seperti penyuapan dan voting on-chain.

Meskipun blockchain relatif baru, banyak perusahaan telah mengintegrasikan ZKP ke dalam ekosistem mereka. Kedua teknologi mutakhir ini dapat membawa kita ke dunia baru, di mana tidak ada yang harus hidup dalam bayang-bayang dan menjadi korban kekuatan tokoh sentral.

FAQ