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Zero-Knowledge-Proof - ZKP


Dezember 2023


Die Zero-Knowledge Technologie ist ein kryptographisches Konzept, das sie die Privatsphäre und Sicherheit der beteiligten Parteien erhöht, indem sie verhindert, dass sensible Informationen offenbart werden müssen. Damit kann die Richtigkeit einer Aussage bewiesen werden (Zero-Knowlegde-Proof = ZKP), ohne dabei Details über die Aussage bekannt sein müssen.

Mit der Technologie ist es möglich, dass ein Verifizierer aus den Antworten des Beweisers schließen kann, ob eine Aussage oder Behauptung wahr oder falsch ist, ohne etwas über den Inhalt der Aussage zu erfahren.

Mit einem Zero-Knowledge-Proof lässt sich beweisen, dass man ein Geheimnis kennt, ohne dass man den Inhalt des Geheimnisses preisgeben muss.


ZKP

Um die Privatsphäre und Sicherheit in Blockchain-Netzwerken zu erhöhen, kann es sinnvoll sein, wenn bei der Validierung von Transaktionen die Inhalte der Transaktionen nicht bekannt sind, die Transaktion aber dennoch als korrekt verbucht werden.


Die Zero-Knowledge-Beweisführung dürfte in Blockchain-Netzwerken und Web3 eine immer wichtigere Rolle spielen, insbesondere aufgrund folgender Vorteile:

  • Datenschutz: bei der Transaktion von Vermögenswerten handelt es sich um sensible Informationen
  • Sicherheit: ZKPswerden genutzt, um die Sicherheit für Dienste wie Kreditvergabe, Ausleihe und Handel zu erhöhen
  • Skalierbarkeit: die ZK-Technologie kann Blockchains effektiv und sicher skalieren
  • Effizienz: mit der Technologie müssen nicht immer große Datensätze verifiziert werden, es reicht, nur kleine Beweise (Proofs) zu bestätigen

Einige der Blockchain-Netzwerke, die Zero-Knowledge-Beweise (ZKPs) nutzen, sind:


Zcash als eine der ersten Blockchains, die Zero-Knowledge-Beweise im Zusammenhang mit Blockchain verwendet haben, Manta Network als ein programmierbares Datenschutz-Layer-1-Protokoll, das auf Zero-Knowledge-Beweis-Technologie basiert und Aleo Network, das die Technologie als Basis nutzt.


Es gibt verschiedene Formen von ZKPs, die heute bereits in Layer-2-Blockchains im Einsatz sind, um die Skalierbarkeit, Sicherheit oder Funktionalität der Basis-Ketten (wie Ethereum) zu verbessern. Einige Layer-2-Blockchains nutzen Zero-Knowledge-Beweise, um die Privatsphäre der Nutzer zu schützen oder die Anzahl der Transaktionen zu reduzieren, die auf der Hauptkette verifiziert werden müssen. Beispiele für ZKPs sind:


- ZK-Rollups ist eine Technik, die es ermöglicht, mehrere Transaktionen in einem einzigen Beweis zusammenzufassen, der garantiert, dass die Transaktionen gültig sind, ohne ihre Details preiszugeben. ZK-Rollups können die Durchsatz und Kosten von Transaktionen auf Ethereum stark verbessern. Loopring, zkSync, StarkWare und Starknet nutzen ZK-Rollups.


- ZK-SNARKs ist ein Zero-Knowledge-Beweis, der sehr kompakt und schnell zu verifizieren ist, jedoch viel Rechenleistung erfordert. Sie können auch verwendet werden, um komplexe Berechnungen außerhalb der Kette durchzuführen. Blockchains wie Zcash und Horizen nutzen ZK-SNARKs.


- ZK-STARKs ist ein Zero-Knowledge-Proof, der keine vertrauenswürdige Einrichtung erfordert, aber größere Datenmengen braucht und daher langsamer zu verifizieren ist als ZK-SNARKs. StarkNet und Aztec nutzen ZK-STARKs.


Interessante Quellen:

- Was ist ein Zero-Knowledge-Beweis und welche Auswirkungen hat er https://academy.binance.com/de/articles/what-is-zero-knowledge-proof-and-how-does-it-impact-blockchain
- Privacy für DeFi: Zero-Knowledge (ZK) Proofs machen es möglich https://www.btc-echo.de/news/privacy-defi-zero-knowledge-zk-proofs-129857/
- Was ist Zero-Knowledge-Verschlüsselung und wie funktioniert sie?. https://www.websiterating.com/de/cloud-storage/what-is-zero-knowledge-encryption/
- Vertrauen ist gut – ein Beweis ist besser https://www.spektrum.de/kolumne/zero-knowledge-proof-wie-man-etwas-geheimes-beweist/2140194




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