In letzter Zeit ist in der Krypto-Mining-Branche ein neues Schlagwort aufgefallen - Zero-Knowledge Proof oder ZK Münzen.

Was ist Zero-Knowledge-Proof und warum sprechen so viele Leute darüber? Wie bei allem anderen muss man das Problem verstehen, bevor man die Lösung versteht.

Welches Problem löst der Zero-Knowledge Proof?

Zero-Knowledge Proofs lösen mehrere Probleme in Zusammenhang mit Datenschutz und Sicherheit in verschiedenen Bereichen. Hier sind einige Beispiele:

• Authentifizierung und Identitätsprüfung: Zero-Knowledge-Proofs können verwendet werden, um die Identität nachzuweisen, ohne persönliche Informationen preiszugeben. So kann ein Nutzer beispielsweise nachweisen, dass er über 18 Jahre alt ist, ohne sein genaues Geburtsdatum preiszugeben.
• Datenschutz: Zero-knowledge Proofs können verwendet werden, um sensible Daten, wie Krankenakten oder Finanztransaktionen zu validieren, ohne die tatsächlichen Daten preiszugeben.  Dies ermöglicht einen sicheren Datenaustausch und eine sichere Analyse bei gleichzeitiger Wahrung der Privatsphäre.
• Blockchain-Technologie: Einige Blockchain-Technologien verwenden Zero-Knowledge-Proofs, um Transaktionen zu verifizieren, ohne die Details preiszugeben. Dies trägt dazu bei, die Vertraulichkeit und Privatsphäre von Transaktionen in der Blockchain zu gewährleisten.
• Cyber-Sicherheit: Zero-Knowledge-Proofs können verwendet werden, um Benutzer zu authentifizieren, ohne ihre Passwörter oder andere sensible Informationen preiszugeben. Dies trägt dazu bei, Identitätsdiebstahl und andere Formen der Cyberkriminalität zu verhindern.

Was sind Zero-Knowledge Proofs?

Zero-Knowledge Proofs sind ein Kryptographisches Protokoll, dass es einer Partei, dem Beweiser ermöglicht  einer anderen Partei, dem Verifizierer, zu beweisen, dass eine Aussage wahr ist, ohne zusätzliche Informationen über die Wahrheit der Aussage selbst preiszugeben. Mit anderen Worten, der Prüfer kann den Prüfer davon überzeugen, dass er etwas weiß, ohne tatsächlich preiszugeben, was er weiß. Dies wird erreicht, indem komplexe kryptografische Algorithmen verwendet werden, um einen Beweis zu erstellen, der verifiziert werden kann, ohne dass Informationen über den Beweis selbst preisgegeben werden. Zero-Knowledge-Beweise sind in Szenarien nützlich, in denen der Datenschutz von entscheidender Bedeutung ist, z. B. bei Online-Transaktionen, Identitätsprüfung und anderen Anwendungen, bei denen sensible Informationen geschützt werden müssen.

Die Zero-Knowledge Beweise haben drei Anforderungen:

• Vollständigkeit: Sowohl der Prüfer und der Verifizierer müssen sich ehrlich an das protokoll halten.
• Solidität: Unter der Annahme, dass der Prüfer nicht ehrlich ist und keine Kenntnis eines Geheimnisses hat, ist es unwahrscheinlich, dass er den Prüfer davon überzeugt, dass er das Geheimnis besitzt, da die Wahrscheinlichkeit, den Prüfer zu täuschen, zu gering ist.
• Zero-Knowledge: Dies bezieht sich auf ein Szenario, in dem ein Prüfer (Bob) einem Prüfer (Alice) zeigen soll, dass er Kenntnis von einem Geheimnis hat. Die Demonstration überzeugt (Alice) jedoch nur von dem geheimen Wissen, das (Bob) besitzt, ohne dass Außenstehende die Richtigkeit des Beweises überprüfen können.

Das Ali Baba Cave Experiment

Das Beispiel der Ali Baba Cave ist eine häufig verwendete Illustration von Zero-Knowledge-Beweisen. In diesem Szenario betreten Bob und Alice eine Höhle mit Türen auf der gegenüberliegenden Seite des Eingangs. Beide kennen den Code, um sie zu öffnen. Bob behauptet, den Code zu kennen und will ihn Alice beweisen, ohne ihn zu verraten

Dazu betritt Bob die Höhle auf der linken Seite und geht zu den Türen auf der gegenüberliegenden Seite. Während dessen wartet Alice am Eingang und bittet Bob, auf der rechten Seite der Höhle herauszukommen. Wenn Bob die Tür erfolgreich öffnet und auf der rechten Seite herauskommt, muss er den Code kennen. Alice weiß jedoch nicht, ob Bob am Anfang den rechten oder den linken Weg benutzt hat.

Dieser Test wird mehrmals wiederholt, wobei Alice Bob bittet, von verschiedenen Seiten der Höhle aufzutauchen. Wenn Bob ständig auf der richtigen Seite der Höhle auftaucht, kann Alice sicher sein, dass er den Geheimcode kennt, ohne den Code selbst zu lernen.

Auf diese Weise zeigt das Beispiel der Alibaba-Höhle, wie Zero-Knowledge-Beweise verwendet werden können, um eine Behauptung zu überprüfen, ohne sensible Informationen preiszugeben.

Welche praktischen Probleme kann Zero-Knowledge Proof lösen?

Ein gutes praktisches Beispiel für ein Problem ist Smart Contract Publicity. Smart Contracts werden auf der öffentlichen Blockchain geschrieben und können von jedem eingesehen werden. Ein Smart Contract kann beispielsweise eine schriftliche Bedingung haben, die die gesperrten Gelder an einen Benutzer freigibt, nachdem diese Bedingung erfüllt wurde. Derzeit kann dieser Zustand von jedem über Blockchain-Explorer beobachtet werden.

Mit Zero-Knowledge-Proof könnte eine Partei nachweisen, dass die Bedingung erfüllt wurde, ohne weitere Informationen über den Smart Contract oder die Bedingungen in diesem Smart Contract preiszugeben.

Ein weiterer Anwendungsfall könnte der Nachweis von Reserven von Kryptobörsen sein. Vielleicht fühlt sich die Börse nicht wohl dabei, öffentliche Informationen über die öffentlichen Schlüssel von Wallets zu teilen, die sie für Cold Storage verwenden. Aber sie können den Zero-Knowledge-Beweis verwenden, um zu bestätigen, dass sie über die Reserven verfügen, ohne andere Informationen preiszugeben. Der „Prüfer“ dieser Aussage kann sicher sein, dass die Börse tatsächlich Reserven hält.