Las Zero-Knowledge Proofs (Pruebas de Conocimiento Cero) son un tipo de algoritmo criptográfico, utilizado en las DeFi, que permite a una persona demostrar que posee cierta información, sin revelar la información en sí misma. En otras palabras, es una prueba que permite demostrar el conocimiento de un hecho sin tener que revelar el contenido de ese conocimiento.
Uno de los ejemplos más comunes de uso de las Zero-Knowledge Proofs es en la verificación de identidad en línea. Por ejemplo, si alguien quiere acceder a una cuenta bancaria en línea, es posible que deba proporcionar información personal, como su número de seguridad social o su fecha de nacimiento. Sin embargo, estas piezas de información personal son altamente confidenciales y su revelación puede ser peligrosa si caen en manos equivocadas. Utilizando las Zero-Knowledge Proofs, es posible probar que se conoce la información sin tener que revelarla, lo que mejora la seguridad del proceso de verificación de identidad.
Otro ejemplo de empleo de las Zero-Knowledge Proofs es en la verificación de la ejecución de programas sin revelar información sobre ellos. En el ejemplo que se menciona, se podría demostrar que se conoce el input de un programa y que, por lo tanto, se es capaz de obtener la respuesta deseada. Esta prueba podría ser útil, por ejemplo, en la verificación de la ejecución de programas en entornos en los que la información es altamente confidencial y no se desea que sea revelada.
DeFi & Zero-Knowledge Proofs
Las finanzas descentralizadas (DeFi) se han convertido en un tema candente en el mundo de las criptomonedas y la blockchain. En resumen, DeFi se refiere a sistemas financieros descentralizados que utilizan la tecnología blockchain para permitir transacciones y actividades financieras sin la necesidad de intermediarios tradicionales, como bancos y corredores de bolsa.
En este contexto, las pruebas de conocimiento cero (ZKP) pueden desempeñar un papel importante en la mejora de la privacidad y la seguridad de las transacciones y actividades financieras en los sistemas DeFi. Las ZKP permiten demostrar que se posee información o se ha realizado una acción sin revelar detalles específicos sobre esa información o acción. Por ejemplo, un usuario de un sistema DeFi podría utilizar una ZKP para demostrar que posee una cierta cantidad de criptomoneda sin tener que revelar la cantidad exacta. Del mismo modo, un usuario podría demostrar que ha realizado una transacción sin revelar detalles específicos sobre la transacción, como el remitente y el destinatario.
Además de mejorar la privacidad y la seguridad, las ZKP también pueden ayudar a mejorar la eficiencia de los sistemas DeFi. Al permitir que los usuarios realicen pruebas sin tener que interactuar con otros usuarios, las ZKP pueden reducir el número de transacciones necesarias para completar una acción o una transacción. Esto puede acelerar el tiempo necesario para completar una actividad financiera en un sistema DeFi.
A medida que los sistemas DeFi continúan ganando popularidad, es probable que veamos un aumento en el uso de las ZKP para mejorar la privacidad, la seguridad y la eficiencia de estas plataformas.
Non-interactive Zero-Knowledge Proofss (NIZKP)
Las pruebas de conocimiento cero no interactivas (NIZKP, por sus siglas en inglés) son una variante de las pruebas de conocimiento cero que no requieren interacción entre el probador y el verificador. En otras palabras, el probador puede enviar una única prueba a múltiples verificadores para que puedan verificarla de manera independiente, sin la necesidad de ejecutar repetidamente el programa a probar.
Esta característica hace que las NIZKP sean muy útiles para la revisión distribuida de programas en grandes redes. Imagina, por ejemplo, que una empresa necesita comprobar la integridad de un programa que se ejecuta en miles de dispositivos de la red de la empresa. En lugar de tener que ejecutar el programa en cada uno de los dispositivos y revisar manualmente los resultados, la empresa podría generar una única prueba de conocimiento cero no interactiva que puede ser enviada a todos los dispositivos de la red. Cada dispositivo puede entonces verificar la prueba de manera independiente y sin revelar información confidencial.
Además, las NIZKP también ofrecen la ventaja de ser más eficientes que las pruebas de conocimiento cero interactivas (IZKP). En las pruebas de conocimiento cero interactivas, se requiere una comunicación constante entre el probador y el verificador, lo que puede ser lento y costoso. En las pruebas de conocimiento cero no interactivas, sin embargo, la prueba se puede generar de antemano y enviarse a los verificadores de manera eficiente.
Programación de ZKP
Para crear pruebas de conocimiento cero (ZKP), es necesario utilizar lenguajes de programación especializados que permitan construir los circuitos y los protocolos criptográficos necesarios para la creación de estas pruebas. A continuación, se mencionan algunos de los lenguajes más populares para la creación de ZKP:
- Libsnark: Es un conjunto de bibliotecas criptográficas que se utilizan para la creación de ZKP. Es compatible con diferentes lenguajes de programación, incluyendo C++, Python y JavaScript, y es ampliamente empleado en proyectos de criptografía.
- Cairo: Es un lenguaje de programación especialmente diseñado para la creación de ZKP. Se utiliza para definir los circuitos aritméticos que se utilizan para crear las pruebas de conocimiento cero. Cairo es un lenguaje de programación de alto nivel que facilita la creación de pruebas de conocimiento cero.
- Circom: Es otro lenguaje de programación especializado en la creación de pruebas de conocimiento cero. Se utiliza para definir circuitos aritméticos y se integra con diferentes herramientas de criptografía, como snarkJS.
- Noir: Es un lenguaje de programación para la creación de pruebas de conocimiento cero basado en Rust. Es fácil de usar y cuenta con una gran comunidad de desarrolladores que contribuyen a su desarrollo.
- Leo: Es un lenguaje de programación para la creación de pruebas de conocimiento cero que se centra en la simplicidad y la facilidad de uso. Es un lenguaje de programación de alto nivel que facilita la creación de circuitos aritméticos.
- Winterfell: Es un lenguaje de programación utilizado para la creación de pruebas de conocimiento cero en la plataforma Ethereum. Se utiliza para la creación de circuitos aritméticos que se ejecutan en la blockchain de Ethereum.
Características únicas de ZKP
Las pruebas de conocimiento cero (ZKP) se han convertido en una herramienta importante para garantizar la privacidad y la seguridad en diversas aplicaciones, como por ejemplo, en la gestión de identidad, la votación electrónica, la gestión de transacciones financieras, entre otros.
Para implementar estas aplicaciones, se utilizan lenguajes especializados en ZKP, que tienen algunas características particulares. Por un lado, estos lenguajes son relativamente nuevos y aún están en desarrollo activo, lo que significa que su uso se limita a un número reducido de expertos en la materia. Por otro lado, los lenguajes de ZKP tienen características especiales que no se encuentran en otros lenguajes de programación convencionales, como su capacidad para manejar pruebas de conocimiento cero y garantizar la privacidad y la seguridad de la información.
A pesar de que algunos lenguajes de ZKP como Circom o Cairo están ganando popularidad, todavía hay muy pocas herramientas de desarrollo disponibles en estos lenguajes. Esto hace que sea difícil para los programadores trabajar con estos lenguajes y puede restringir el acceso a un número limitado de expertos. Además, los lenguajes de ZKP son muy difíciles de auditar debido a la naturaleza especializada de los mismos y a la complejidad de las pruebas de conocimiento cero. Esto hace que sea difícil verificar la seguridad y la privacidad de las aplicaciones que utilizan estos lenguajes.
A pesar de estas dificultades, los lenguajes de ZKP están siendo empleados en la actualidad para desarrollar aplicaciones que manejan grandes cantidades de dinero, como en el caso de las criptomonedas. Esto se debe a que estos lenguajes ofrecen una forma segura y privada de gestionar la información, lo que es especialmente importante en entornos financieros donde la privacidad y la seguridad son fundamentales.
Vulnerabilidades y amenazas
Aunque las pruebas de conocimiento cero (ZKP) son una herramienta poderosa para proteger la privacidad y la seguridad de la información, existen algunos problemas que están relacionados con ellas:
– Complejidad computacional: Las pruebas de conocimiento cero suelen requerir cálculos complejos y costosos en términos de recursos computacionales. Esto puede limitar su aplicabilidad en algunos casos, especialmente en dispositivos con recursos limitados.
– Validación de la prueba: Para que una prueba de conocimiento cero sea efectiva, es necesario que se pueda verificar su validez de manera independiente. Esto puede ser un desafío en algunos casos, especialmente si la prueba es compleja o si se requiere la colaboración de varias partes.
– Vulnerabilidades criptográficas: Las pruebas de conocimiento cero dependen de protocolos criptográficos para garantizar su seguridad y privacidad. Sin embargo, estos protocolos pueden tener vulnerabilidades que pueden ser explotadas por atacantes para comprometer la seguridad de la prueba.
– Dependencia del modelo de amenazas: Las pruebas de conocimiento cero dependen de la definición del modelo de amenazas, es decir, de las suposiciones que se hacen sobre los posibles atacantes y sus capacidades. Si estas suposiciones son incorrectas o incompletas, la seguridad de la prueba puede verse comprometida.
– Privacidad del input: Una de las principales ventajas de las pruebas de conocimiento cero es que permiten demostrar que se conoce una información sin revelarla. Sin embargo, esto no siempre es posible, especialmente si el input es muy limitado. En estos casos, puede ser necesario revelar parte del input para poder demostrar el conocimiento.
