Midnightの公式ブログが記事「Zero-knowledge demystified – it’s not magic, it’s technology：ゼロ知識を解明 – それは魔法ではなく、技術です」を公開し、データ保護におけるゼロ知識（ZK）技術の応用についてして議論しています。
頻繁なデータ侵害により露呈された個人および組織のデータ保護の脆弱性に焦点を当て、ゼロ知識技術は、中間者の管理を最小限に抑えつつ、ユーザーの自立とデータ保護を優先する解決策として提示されています。
この記事では、ブロックチェーンと暗号化の複雑さをマスターすることと、地域の規制に準拠することの課題について詳述しています。Midnightは、ユーザーデータを保護し、データ公開と法的保護のバランスを取るためのDApps（分散型アプリケーション）を構築するためのツールを提供します。
また記事では、データの不正使用のリスクを最小限に抑え、データ保護法の遵守を促進し、データの漏洩を防止するために、ユーザーを支援するためにMidnightが使用するZK技術に重点を置いており、Midnightのデータ保護能力を支える基盤技術についても探求されています。
MidnightでのZK Snarksの利用による、ユーザーへの利点は以下の通りです。
- 信頼できる検証: 第三者の介入なしでプライバシーを維持し、ユーザーの手に信頼を置く
- 強化されたデータ保護: トランザクション検証中に情報が機密のままであり、ユーザーに自分のデータの制御を与える
- 手数料の削減: 効率的な単一証明の検証により、取引手数料を削減
- スケーラビリティ: 個々の取引検証の必要性を排除することにより、スケーラブルな取引処理が可能
詳細は以下の記事をご参照ください。
以下はMidnightブログに掲載された記事「Zero-knowledge demystified – it’s not magic, it’s technology」を翻訳したものです。
ゼロ知識を解明 – それは魔法ではなく、技術です
Midnightがゼロ知識技術を使用してユーザーのデータを保護する方法を学ぶ
頻繁なデータ侵害により、個人や組織のデータ保護の脆弱性が露呈しています。ゼロ知識（ZK）技術は、中間者の制御を排除しながら、ユーザーの自立とデータ保護を優先する優れた解決策を提供します。ただし、ブロックチェーンと暗号化の複雑さをマスターし、地域の規制に準拠することはまだ課題です。
Midnightは、ユーザーと起業家のためのデータ保護を提供するDApps（分散型アプリケーション）を構築するツールを提供します。Midnightの機能により、データの誤用リスクを最小限に抑え、データ保護法の順守を促進し、ユーザーデータの漏洩を防止することができます。
MidnightはZK技術を利用してこれを実現しています。Midnightのデータ保護機能を駆動する基盤技術であるZKについて詳しく説明します。
ゼロ知識技術とは何ですか？
ゼロ知識（ZK）技術は、実際の情報を明らかにせずに情報の真偽を検証する方法です。Midnightは、ゼロ知識（ZK）技術を使用して、機密性、セキュリティ、およびブロックチェーン操作のスケーラビリティを向上させ、機密トランザクションやスマートコントラクト、安全なデータ管理を可能にしています。
ZKは、プローバー（証明者）とヴェリファイア（検証者）の2つの当事者に関与します。プローバーは公開したくない機密情報を保持していますが、実際の情報を共有せずに、その情報に関する特定の記述が真であることをヴェリファイアに証明する証拠を提供できます。そのために、システムはゼロ知識証明（ZKP）を生成します。
ZKPの使用例
あなたが個人的な詳細を明らかにすることなく、自身の医療状態を証明する必要がある状況を想像してみてください。これは、保険を申請したり雇用主に健康情報を開示したりする場面で発生する可能性があります。ゼロ知識証明（ZKP）を使用すると、医療状態が有効であることを証明する証拠を生成することができますが、個人情報は共有しません。
例えば、健康保険に申請しているとします。保険会社は、保険の適用範囲を決定するため、あなたの既往症を確認する必要があります。医療歴をすべて公開する代わりに、アプリケーションはZKPを使用して、その状態の存在を確認するだけの証拠を作成します。この証拠は保険会社と共有され、保険会社は病気の詳細を正確に知ることなく、その信憑性を検証することができます。
このように、ZKPにより、個人情報を漏洩することなく医療状態の真実を立証できます。同じ原則は、個人情報を開示せずに何かを証明する必要があるさまざまな他の状況にも適用されます。
ゼロ知識証明の説明
ゼロ知識証明（ZKP）には、パフォーマンスや暗号化の前提条件によって異なるさまざまなタイプがあります。ゼロ知識簡潔非対話的知識（ZK Snarks）やゼロ知識簡潔透過的知識（ZK Starks）は、ブロックチェーンで最も人気のある証明システムのいくつかです。
ZK Snarksは、証明のサイズと検証時間の観点で効率的な証明です。証明の生成に使用されたデータを隠すことができ、効率性、強力なセキュリティ保証、およびデータ保護を提供します。ZK Starksは、セットアップ時に信頼できるハッシュ関数のみを必要とし、セキュリティとプローバの実行時間の観点で利点がありますが、証明のサイズと検証者に対するパフォーマンスのオーバーヘッドが発生する可能性があります。
Midnightは、効率と堅牢なセキュリティ設定の組み合わせにより、ZK Snarksを最も魅力的な証明システムとして利用しています。
ZK Snarksはどのように機能しますか？
ZK Snarksは非対話型の知識の議論であり、証明者が検証者との継続的な対話の必要性なしに、文の真実を証明することを可能にします。これにより、証明者は機密情報を明かすことなく、検証者によって独立して検証されるコンパクトな証拠を生成することができます。証明の生成と検証には、楕円曲線のペアリングや高度な代数的技術など、複雑な数学的操作と構造が関与します。
高レベルのプロセスは以下のようになります：
以下はZK Snarksの動作についてより詳細な説明です：
- セットアップフェーズ：ZK Snarksは他の暗号プロトコルと同様に、特定のパラメータを確立するセットアップフェーズから始まります。これらのパラメータは、スキームのセキュリティと機能において重要な役割を果たします。
- 主要なコンポーネント：ZK Snarksには、楕円曲線のペアリング（データのセキュリティを確保するために暗号化で使用される数学的構造）や専用のハッシュ関数（データを固定サイズの値に変換するツール、情報の一意のデジタルフィンガープリントのようなもの）など、いくつかの主要なコンポーネントが含まれます。これらのコンポーネントは、簡潔で非常に効率的な証拠の作成に貢献します。これらは、完璧に組み合わさるパズルのピースのようなものです。
- 回路の構築：異なるサインやパスのある道路を建設するイメージを想像してください。回路の構築は、解決すべき問題の数学的表現を算術回路に変換したロードマップのようなものです。この回路には、証明する文に関連するさまざまな操作と制約が含まれます。
- ウィットネスと証明の生成：文に関連する秘密の情報（ウィットネス）を持つ証明者は、ZK Snarksの証拠を構築します。これには、セットアップフェーズの公開パラメータと回路の制約とともに、一連の暗号操作が関与します。その結果、ウィットネスに関する詳細を明かさずに文の真実を証明するコンパクトな証拠が生成されます。
- 検証：証拠、公開パラメータ、および元の文に武装した検証者は、証明の妥当性を効率的に検証できます。このプロセスには、証明の正確性を確認する数学的な計算が必要であり、証明者が文に対して正しい証拠を持っていることを保証します。
MidnightでのZK Snarksの利点は何ですか？
MidnightでのZK Snarksの利用により、ユーザーに以下の利点がもたらされます:
使用例
ZK Snarksはさまざまな使用例をサポートしています（網羅的ではありません）:
データ保護
機密スマートコントラクトと支払い
- 機密スマートコントラクトの安全な実行
- 機密情報の保護を確保しながら、事前定義されたルールに準拠
- マルチアセットやNFTとスマートコントラクトでの機密支払いのシームレスな統合
データ管理
- ユーザーデータの検証を共有せずに行う
- ユーザーのアイデンティティとデータの正当性を保護
投票
- 安全で機密性の高い投票プロセス
- アイデンティティや選好を明らかにせずに資格を証明
- コーションや操作のリスクを低減するガバナンスの統合性
スケーラビリティ
ブロックチェーンオラクル
- 複数のソースからのデータを集約することによる検証コストの削減
- 集約値と証明のみを含めることによる最適化されたオンチェーンデータストレージ
ライトクライアント
- ブロックチェーン全体をダウンロードせずにトランザクションとデータの正確性を検証
- 効率とスケーラビリティの向上
- 計算オーバーヘッドを削減したデータの整合性
相互運用性
サイドチェーン
- セキュリティを損なうことなくチェーン間の相互運用性
- チェーンペギング設定を通じたシームレスなクロスチェーントランザクション
- 一方のチェーンが他のチェーン上のトランザクションを検証するためのライトクライアントとして機能
- チェーン全体のフル検証を回避することによるスケーラビリティと効率の向上
MidnightにおけるZK Snarksの実装方法
Midnightは、ZswapとKachinaトランザクションプロトコルでZK Snarksを実装しています。これらのプロトコルは、資産や価値の交換に関わるトランザクションの並行性とセキュリティを容易にする機密データとスマートコントラクト開発手法を保護します。
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著者
Mauricio Magaldi – プロダクト責任者
