Proof of Knowledge

Proof of Knowledge trong crypto là gì?

Proof of Knowledge là bằng chứng mật mã, trong đó bên chứng minh thuyết phục bên xác minh rằng mình biết một bí mật hoặc witness cụ thể mà không nhất thiết phải tiết lộ bí mật đó.Trong tiền mã hóa, Proof of Knowledge thường được nhắc đến trong bối cảnh bằng chứng zero-knowledge, zk-SNARK, zk-STARK, hệ thống danh tính, giao dịch riêng tư, thiết kế Bằng chứng dự trữ và tính toán có thể xác minh.Proof of Knowledge khác với một bằng chứng thông thường chỉ cho thấy một mệnh đề là đúng.Nó cụ thể cho thấy bên chứng minh biết thông tin ẩn khiến mệnh đề đó đúng.

Dự án bằng chứng zero-knowledge của NIST giải thích rằng thường cần gọi một bằng chứng zero-knowledge là bằng chứng zero-knowledge về tri thức khi mệnh đề được chứng minh bằng cách thể hiện hiểu biết về thông tin bí mật, còn gọi là witness, phù hợp với một dữ liệu công khai.

Nói đơn giản, Proof of Knowledge trả lời câu hỏi: “Bạn có thể chứng minh mình biết bí mật mà không cho tôi biết bí mật đó không?”Điều này rất hữu ích trong crypto vì blockchain cần xác minh, nhưng người dùng và ứng dụng thường cần quyền riêng tư.Ví, giao thức hoặc người dùng có thể cần chứng minh rằng họ biết khóa riêng tư, thông tin xác thực, mật khẩu, giá trị mở, đường dẫn Merkle, bí mật giao dịch hoặc witness của một phép tính.Proof of Knowledge giúp thực hiện điều đó mà không trực tiếp tiết lộ dữ liệu nhạy cảm.Khái niệm này là một trong những nền tảng chính của các hệ thống crypto hiện đại chú trọng quyền riêng tư và khả năng mở rộng.

Proof of Knowledge hoạt động như thế nào?

Hệ thống Proof of Knowledge thường gồm bên chứng minh, bên xác minh, mệnh đề và witness.Bên chứng minh là bên khẳng định mình biết thông tin bí mật.Bên xác minh là bên hoặc hợp đồng thông minh kiểm tra bằng chứng.Mệnh đề là tuyên bố công khai cần được chứng minh.Witness là thông tin riêng tư khiến mệnh đề đúng.Ví dụ, mệnh đề công khai có thể là một hash nhất định có tiền ảnh hợp lệ.Witness là giá trị bí mật tạo ra hash đó.Bên chứng minh tạo bằng chứng bằng witness và mệnh đề công khai.Bên xác minh kiểm tra bằng chứng và chấp nhận nếu bằng chứng hợp lệ.Nếu hệ thống bằng chứng được thiết kế tốt, bên xác minh sẽ tin rằng bên chứng minh biết witness mà không biết chính witness đó.

Proof of Knowledge và bằng chứng zero-knowledge

Proof of Knowledge và bằng chứng zero-knowledge có liên quan chặt chẽ nhưng không phải hai thuật ngữ đồng nghĩa.Bằng chứng zero-knowledge tập trung vào quyền riêng tư.Nó cho phép bên chứng minh thuyết phục bên xác minh rằng một mệnh đề đúng mà không tiết lộ thêm thông tin ngoài tính đúng đắn của mệnh đề.

Tài liệu về bằng chứng zero-knowledge của Ethereum giải thích rằng bằng chứng zero-knowledge cho phép chứng minh một mệnh đề đúng mà không chia sẻ nội dung của mệnh đề hoặc tiết lộ cách biết được điều đó.

Proof of Knowledge tập trung vào việc sở hữu witness.Nó chứng minh rằng bên chứng minh biết một thông tin riêng tư thỏa mãn mệnh đề công khai.Bằng chứng có thể là Proof of Knowledge mà không hoàn toàn zero-knowledge nếu làm rò rỉ thông tin không cần thiết.Bằng chứng cũng có thể vừa zero-knowledge vừa chứng minh bên chứng minh biết witness.Khi có cả hai thuộc tính, kết quả thường được gọi là bằng chứng zero-knowledge về tri thức.Đây là ý tưởng đằng sau nhiều hệ thống zk-SNARK được sử dụng trong crypto.

Proof of Knowledge và Proof of Work

Không nên nhầm Proof of Knowledge với Proof of Work.Proof of Work là cơ chế đồng thuận trong đó thợ đào tiêu tốn tài nguyên tính toán để bảo mật blockchain.Proof of Knowledge là khái niệm bằng chứng mật mã, trong đó bên chứng minh thể hiện hiểu biết về witness.Proof of Work đặt câu hỏi: “Bạn đã thực hiện đủ phép tính để tạo block hợp lệ chưa?”Proof of Knowledge đặt câu hỏi: “Bạn có biết thông tin bí mật khiến mệnh đề này đúng không?”Cả hai đều có thể sử dụng mật mã, nhưng giải quyết những vấn đề khác nhau.Proof of Work chủ yếu liên quan đến đồng thuận và khả năng chống Sybil.Proof of Knowledge chủ yếu liên quan đến tri thức có thể xác minh, quyền riêng tư, xác thực và tính đúng đắn.Blockchain có thể dùng Proof of Work để đạt đồng thuận, đồng thời sử dụng Proof of Knowledge trong các ứng dụng được xây dựng trên đó.Ví dụ, chuỗi PoW vẫn có thể hỗ trợ bằng chứng zero-knowledge trong công cụ bảo mật hoặc hệ thống bằng chứng.

Proof of Knowledge và Proof of Stake

Proof of Knowledge cũng khác Proof of Stake.Proof of Stake là cơ chế đồng thuận trong đó validator khóa token làm tài sản thế chấp để hỗ trợ bảo mật blockchain.Bản thân Proof of Knowledge không yêu cầu stake token.Nó yêu cầu chứng minh rằng bên chứng minh biết một witness hợp lệ.Proof of Stake liên quan đến việc ai có thể đề xuất hoặc xác nhận block.Proof of Knowledge liên quan đến điều mà bên chứng minh có thể thể hiện mà không tiết lộ dữ liệu riêng tư.Blockchain Proof of Stake có thể sử dụng Proof of Knowledge trong ứng dụng, rollup, bridge hoặc hệ thống danh tính.Ví dụ, chuỗi hợp đồng thông minh PoS có thể xác minh bằng chứng zk-SNARK do người dùng hoặc rollup gửi lên.Validator của chuỗi bảo mật sổ cái cơ sở, còn Proof of Knowledge xác minh một tuyên bố riêng tư hoặc phép tính cụ thể.Các lớp này có thể phối hợp với nhau nhưng không nên nhầm lẫn.

Vai trò của witness

Witness là thông tin bí mật mà bên chứng minh biết.Trong Proof of Knowledge, witness là chìa khóa của toàn bộ hệ thống.Mệnh đề công khai được thiết kế sao cho chỉ có thể tạo bằng chứng hợp lệ khi bên chứng minh biết witness thích hợp.Ví dụ, witness có thể là khóa riêng tư, mật khẩu, số ngẫu nhiên, đường dẫn bằng chứng Merkle, bí mật của một ghi chú, giá trị thông tin xác thực hoặc chi tiết giao dịch ẩn.Bên xác minh không cần nhìn thấy witness trực tiếp.Bên xác minh chỉ cần biết bên chứng minh có witness hợp lệ đáp ứng các quy tắc.Điều này quan trọng vì nhiều hệ thống crypto cần chứng minh thẩm quyền hoặc điều kiện đủ mà không tiết lộ dữ liệu nhạy cảm.Người dùng có thể cần chứng minh mình là thành viên của một nhóm mà không tiết lộ danh tính thành viên cụ thể.Ví có thể cần chứng minh quyền kiểm soát một bí mật mà không tiết lộ khóa bí mật.Giao thức có thể cần chứng minh giao dịch riêng tư hợp lệ mà không công khai toàn bộ chi tiết giao dịch.

Bên chứng minh và bên xác minh

Hệ thống Proof of Knowledge phụ thuộc vào bên chứng minh và bên xác minh.Bên chứng minh tạo bằng chứng.Bên xác minh kiểm tra bằng chứng.Thông thường, bên chứng minh thực hiện nhiều phép tính hơn bên xác minh.Sự bất đối xứng này hữu ích trong crypto vì một bên có thể tạo bằng chứng phức tạp off-chain, sau đó nhiều bên có thể xác minh kết quả với chi phí thấp.Trong hệ thống hợp đồng thông minh, bên xác minh có thể là hợp đồng on-chain kiểm tra bằng chứng trước khi cho phép một thao tác.Trong rollup, bên xác minh có thể kiểm tra bằng chứng cho thấy một lô giao dịch đã được xử lý chính xác.Trong hệ thống danh tính, bên xác minh có thể kiểm tra người dùng có thông tin xác thực mà không biết toàn bộ chi tiết của thông tin đó.Bên xác minh không cần đích thân tin tưởng bên chứng minh.Họ chỉ cần tin vào tính đúng đắn của hệ thống bằng chứng và logic chính xác của quy trình xác minh.

Tính soundness trong Proof of Knowledge

Soundness nghĩa là bên chứng minh không trung thực không thể tạo bằng chứng hợp lệ nếu thực sự không biết witness.Thuộc tính này rất quan trọng vì hệ thống bằng chứng yếu sẽ cho phép tuyên bố giả.Ví dụ, nếu người dùng có thể chứng minh mình biết khóa riêng tư mà không biết khóa đó, hệ thống sẽ vô dụng.Nếu bên chứng minh của rollup có thể chứng minh một chuyển đổi trạng thái hợp lệ mà không biết dữ liệu giao dịch hợp lệ, rollup sẽ không an toàn.Soundness thường dựa trên giả định toán học, thiết kế hệ thống bằng chứng, triển khai an toàn và xây dựng circuit chính xác.Bằng chứng chỉ có thể hợp lệ về mặt toán học đối với đúng mệnh đề được mã hóa trong circuit hoặc chương trình.Nếu nhà phát triển viết sai circuit, bằng chứng có thể chứng minh sai nội dung.Đó là lý do việc kiểm toán circuit cực kỳ quan trọng trong các hệ thống crypto zero-knowledge.Soundness bảo vệ khỏi bằng chứng giả, nhưng chỉ khi mệnh đề cần chứng minh là mệnh đề chính xác.

Tính completeness trong Proof of Knowledge

Completeness nghĩa là bên chứng minh trung thực, thực sự biết witness, có thể tạo bằng chứng được bên xác minh chấp nhận.Nếu hệ thống bằng chứng không đầy đủ, người dùng hợp lệ có thể không chứng minh được các tuyên bố đúng.Đây sẽ là vấn đề nghiêm trọng về khả năng sử dụng và bảo mật.Ví dụ, người dùng có thông tin xác thực hợp lệ phải có thể chứng minh mình đủ điều kiện.Đơn vị vận hành rollup có dữ liệu giao dịch hợp lệ phải có thể tạo bằng chứng hợp lệ.Chủ ví có bí mật phù hợp phải có thể chứng minh mình biết bí mật đó.Completeness phụ thuộc vào phần mềm chính xác, tham số chính xác, đủ năng lực tính toán và hệ thống bằng chứng được thiết kế phù hợp.Trong ứng dụng crypto thực tế, quá trình tạo bằng chứng có thể thất bại do lỗi, giới hạn bộ nhớ, đầu vào sai hoặc phiên bản circuit không tương thích.Điều này cho thấy Proof of Knowledge không chỉ là khái niệm toán học.Đây còn là vấn đề kỹ thuật.

Thuộc tính zero-knowledge

Thuộc tính zero-knowledge nghĩa là bằng chứng không tiết lộ thông tin không cần thiết về witness.Điều này đặc biệt quan trọng khi witness chứa dữ liệu nhạy cảm.Proof of Knowledge vẫn hữu ích ngay cả khi không có zero-knowledge, nhưng nhiều ứng dụng crypto cần cả hai thuộc tính.Ví dụ, người dùng có thể muốn chứng minh mình sở hữu thông tin xác thực hợp lệ mà không tiết lộ toàn bộ danh tính.Hệ thống giao dịch riêng tư có thể cần chứng minh đầu vào và đầu ra cân bằng mà không tiết lộ người gửi, người nhận hoặc số tiền.Hệ thống Bằng chứng dự trữ có thể cần chứng minh quyền kiểm soát tài sản mà không công khai mọi địa chỉ hoặc số dư.

Giải thích zk-SNARK của Zcash mô tả bằng chứng zero-knowledge là cách để bên chứng minh chứng minh một mệnh đề với bên xác minh mà không tiết lộ thông tin ngoài tính hợp lệ của chính mệnh đề đó.

Trong bằng chứng zero-knowledge về tri thức, bên xác minh biết rằng bên chứng minh biết witness nhưng không biết witness là gì.Sự cân bằng giữa bằng chứng và quyền riêng tư là một trong những ý tưởng quan trọng nhất của mật mã học hiện đại.

Proof of Knowledge trong zk-SNARK

zk-SNARK là viết tắt của Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge.Phần cuối của tên gọi, “Argument of Knowledge”, liên quan trực tiếp đến Proof of Knowledge.zk-SNARK cho phép bên chứng minh tạo một bằng chứng nhỏ có thể được xác minh nhanh chóng.Bằng chứng có thể cho thấy bên chứng minh biết witness hợp lệ cho một mệnh đề mà không tiết lộ witness.Nghiên cứu học thuật về Zcash mô tả zk-SNARK là các bằng chứng zero-knowledge về tri thức không tương tác, có kích thước nhỏ gọn và chi phí xác minh thấp.Điều này khiến zk-SNARK có giá trị với blockchain vì xác minh on-chain rất tốn kém.Bằng chứng ngắn, xác minh với chi phí thấp có thể giảm phí gas và giúp ứng dụng riêng tư hoặc có khả năng mở rộng trở nên khả thi.zk-SNARK được sử dụng trong hệ thống bảo mật, rollup, bridge, thiết kế bằng chứng tài sản, danh tính riêng tư và tính toán có thể xác minh.Tùy hệ thống SNARK cụ thể, các đánh đổi chính có thể gồm giả định trusted setup, độ phức tạp của circuit, chi phí tạo bằng chứng và rủi ro triển khai.Proof of Knowledge là một trong những lý do cốt lõi giúp zk-SNARK chứng minh các thông tin hữu ích mà không tiết lộ dữ liệu riêng tư.

Proof of Knowledge trong zk-STARK

Hệ thống zk-STARK là một nhóm lớn khác gồm các hệ thống bằng chứng zero-knowledge và bằng chứng tính hợp lệ.Hệ thống dựa trên STARK có thể cung cấp đặc tính trusted setup minh bạch và khả năng mở rộng mạnh.Trong bằng chứng kiểu STARK, bên chứng minh có thể cho thấy một phép tính được thực hiện chính xác theo tập hợp ràng buộc.Witness có thể gồm dấu vết thực thi, đầu vào riêng tư hoặc giá trị trung gian.Bên xác minh kiểm tra bằng chứng mà không cần chạy lại toàn bộ phép tính.STARK thường được nhắc đến trong bối cảnh rollup, tính toán có thể xác minh và mở rộng blockchain.Cũng như các hệ thống bằng chứng khác, tính hữu ích phụ thuộc vào mệnh đề và circuit hoặc chương trình cụ thể cần chứng minh.Bằng chứng STARK có thể đóng vai trò Proof of Knowledge khi chứng minh bên chứng minh biết witness đáp ứng mệnh đề.Khác biệt thực tế giữa SNARK và STARK gồm kích thước bằng chứng, chi phí xác minh, chi phí tạo bằng chứng, giả định và công cụ dành cho nhà phát triển.Người dùng không cần nắm rõ mọi chi tiết, nhưng nên hiểu rằng cả hai nhóm đều có thể sử dụng ý tưởng Proof of Knowledge.

Bằng chứng Proof of Knowledge tương tác và không tương tác

Bằng chứng Proof of Knowledge có thể là dạng tương tác hoặc không tương tác.Trong bằng chứng tương tác, bên chứng minh và bên xác minh trao đổi thông điệp trong quá trình tạo bằng chứng.Bên xác minh có thể đưa ra thử thách, còn bên chứng minh phản hồi theo cách thể hiện hiểu biết.Bằng chứng tương tác quan trọng trong lý thuyết mật mã và một số hệ thống xác thực.Trong bằng chứng không tương tác, bên chứng minh tạo một bằng chứng để bên xác minh kiểm tra mà không cần trao đổi qua lại.Bằng chứng không tương tác đặc biệt hữu ích với blockchain vì hợp đồng thông minh khó có thể thực hiện các cuộc trao đổi trực tiếp với bên chứng minh off-chain.Người dùng hoặc rollup có thể tạo bằng chứng và gửi lên on-chain.Hợp đồng xác minh có thể kiểm tra bằng chứng trong một giao dịch.Đây là lý do các lập luận về tri thức không tương tác rất quan trọng với ứng dụng crypto.Chúng giúp việc xác minh bằng chứng tương thích với sổ cái công khai, hợp đồng thông minh và mạng bất đồng bộ.

Proof of Knowledge và Fiat-Shamir

Biến đổi Fiat-Shamir là kỹ thuật có thể chuyển một số giao thức bằng chứng tương tác thành dạng không tương tác.Kỹ thuật này thay thử thách ngẫu nhiên của bên xác minh bằng một thử thách được tạo từ hàm hash.Điều này quan trọng vì blockchain thường cần bằng chứng có thể được tạo một lần rồi nhiều bên xác minh sau đó.Bằng chứng không tương tác phù hợp với môi trường blockchain hơn các cuộc trao đổi trực tiếp giữa bên chứng minh và bên xác minh.Tuy nhiên, sử dụng Fiat-Shamir an toàn đòi hỏi thiết kế cẩn trọng.Hàm hash, cấu trúc transcript, domain separation và chi tiết triển khai đều quan trọng.Biến đổi được triển khai kém có thể làm suy yếu bảo mật.Nhà phát triển crypto nên dùng thư viện bằng chứng đã được sử dụng rộng rãi và giao thức đã được rà soát, thay vì tự tạo hệ thống bằng chứng riêng.Điều người dùng cần nắm là bằng chứng không tương tác giúp Proof of Knowledge có thể triển khai thực tế on-chain.Chúng cho phép hợp đồng thông minh xác minh tri thức mà không phải liên tục trao đổi với bên chứng minh.

Proof of Knowledge và quyền sở hữu ví

Một ví dụ crypto đơn giản về Proof of Knowledge là chứng minh mình biết khóa riêng tư.Người dùng có thể ký thông điệp bằng khóa riêng tư để chứng minh quyền kiểm soát địa chỉ ví.Việc này không phải lúc nào cũng được gọi là bằng chứng zero-knowledge, nhưng là cách thực tế để chứng minh người dùng biết khóa ký.Người dùng không tiết lộ khóa riêng tư.Bên xác minh kiểm tra chữ ký bằng thông tin khóa công khai.Đây là cách đăng nhập bằng ví, ký thông điệp và kiểm tra quyền sở hữu địa chỉ cơ bản thường hoạt động.Tuy nhiên, chữ ký thông thường thường tiết lộ địa chỉ liên quan và có thể không mang lại quyền riêng tư rộng hơn.Bằng chứng zero-knowledge có thể mở rộng ý tưởng này bằng cách chứng minh các tuyên bố có chọn lọc hơn.Ví dụ, người dùng có thể chứng minh mình thuộc một tập hợp ví mà không tiết lộ cụ thể ví nào thuộc về mình.Điều này cho thấy mối liên hệ giữa quyền sở hữu khóa cơ bản và các hệ thống Proof of Knowledge nâng cao.

Proof of Knowledge trong giao dịch riêng tư

Hệ thống giao dịch riêng tư có thể dùng Proof of Knowledge để chứng minh giao dịch hợp lệ mà không tiết lộ chi tiết nhạy cảm.Bên chứng minh có thể cần chứng minh mình biết bí mật mở một commitment.Họ có thể cần chứng minh một ghi chú đầu vào tồn tại trong cây commitment.Họ có thể cần chứng minh ghi chú đó chưa từng được chi tiêu.Họ có thể cần chứng minh các giá trị được cân bằng chính xác.Bên xác minh kiểm tra các tuyên bố này mà không trực tiếp nhìn thấy witness riêng tư.Điều này có thể cho phép blockchain thực thi quy tắc trong khi ẩn một số chi tiết giao dịch.Hệ thống bảo mật cần được thiết kế cẩn thận vì metadata vẫn có thể làm rò rỉ thông tin.Bằng chứng zero-knowledge về mặt toán học có thể không bảo vệ người dùng nếu địa chỉ, thời điểm, dữ liệu mạng hoặc hành vi ứng dụng tiết lộ quá nhiều.Proof of Knowledge là thành phần quan trọng trong thiết kế giao dịch riêng tư, nhưng quyền riêng tư cũng đòi hỏi thiết kế vận hành chặt chẽ.

Proof of Knowledge trong ZK-rollup

ZK-rollup dùng bằng chứng tính hợp lệ để cho thấy các lô giao dịch off-chain đã được xử lý chính xác.

Tài liệu ZK-rollup của Ethereum giải thích rằng ZK-rollup dùng bằng chứng tính hợp lệ để finalized các lô giao dịch trên Ethereum.

Trong nhiều thiết kế rollup, bên chứng minh phải biết witness cần thiết để chứng minh một chuyển đổi trạng thái hợp lệ.Witness này có thể gồm dữ liệu giao dịch, chữ ký, trạng thái tài khoản, đường dẫn Merkle, dấu vết thực thi và giá trị tính toán trung gian.Bằng chứng cho phép chuỗi cơ sở xác minh kết quả mà không phải thực thi lại từng giao dịch.Proof of Knowledge giúp bảo đảm bên chứng minh không chỉ tuyên bố rằng chuyển đổi trạng thái hợp lệ.Bên chứng minh phải tạo bằng chứng dựa trên dữ liệu và phép tính khiến chuyển đổi đó hợp lệ.Điều này quan trọng với khả năng mở rộng vì chuỗi cơ sở có thể chấp nhận bằng chứng nhỏ gọn thay vì tự thực hiện toàn bộ phép tính.Người dùng có thể không nhìn thấy bằng chứng, nhưng bằng chứng ảnh hưởng đến bảo mật rollup, finality, thời gian rút và chi phí.Trong rollup, Proof of Knowledge hỗ trợ xác minh hiệu quả với mức độ tin cậy tối thiểu.

Proof of Knowledge trong hệ thống danh tính

Proof of Knowledge có thể hỗ trợ hệ thống danh tính và thông tin xác thực riêng tư.Người dùng có thể muốn chứng minh mình có thông tin xác thực hợp lệ mà không tiết lộ toàn bộ thông tin đó.Ví dụ, người dùng có thể chứng minh mình lớn hơn độ tuổi yêu cầu mà không tiết lộ ngày sinh chính xác.Người dùng có thể chứng minh mình là thành viên của một nhóm được chấp thuận mà không tiết lộ mình là thành viên nào.Người dùng có thể chứng minh đã vượt qua quy trình xác minh mà không công bố giấy tờ cá nhân on-chain.Các hệ thống này thường dựa vào commitment, thông tin xác thực, chữ ký và bằng chứng zero-knowledge.Witness có thể chứa dữ liệu thông tin xác thực riêng tư.Mệnh đề công khai có thể bao gồm quy tắc về điều kiện đủ, tư cách thành viên hoặc ngưỡng tuân thủ.Proof of Knowledge có thể giảm lượng thông tin cá nhân ứng dụng thu thập.Tuy nhiên, hệ thống danh tính bảo vệ quyền riêng tư vẫn cần quản trị đơn vị phát hành, thiết kế thu hồi, bảo mật ví và sự đồng ý của người dùng được cân nhắc kỹ.

Proof of Knowledge trong Bằng chứng dự trữ

Proof of Knowledge có thể được sử dụng trong thiết kế Bằng chứng dự trữ hoặc bằng chứng tài sản.Tổ chức hoặc giao thức có thể muốn chứng minh quyền kiểm soát tài sản mà không tiết lộ mọi khóa riêng tư, địa chỉ hoặc chi tiết vận hành.Bằng chứng có thể cho thấy tổ chức biết các khóa riêng tư tương ứng với một số khoản tiền hoặc commitment.Hệ thống nâng cao hơn có thể kết hợp bằng chứng tài sản với nghĩa vụ nợ, cây Merkle, commitment và phương pháp zero-knowledge.Mục tiêu là tăng tính minh bạch đồng thời hạn chế tiết lộ quyền riêng tư không cần thiết.Tuy nhiên, chỉ riêng Proof of Knowledge không chứng minh được khả năng thanh toán.Bằng chứng dự trữ có thể cho thấy quyền kiểm soát tài sản, nhưng người dùng cũng cần thông tin về các khoản nợ và nghĩa vụ.Hệ thống có thể chứng minh đang kiểm soát một số ví nhưng vẫn nợ nhiều hơn số tài sản nắm giữ.Vì vậy cần đánh giá cẩn thận thiết kế Bằng chứng dự trữ.Proof of Knowledge có thể hỗ trợ kiểm toán tốt hơn, nhưng bản thân nó không phải một cuộc kiểm toán tài chính đầy đủ.

Proof of Knowledge trong xác thực

Proof of Knowledge có thể được dùng để xác thực vì cho phép một bên chứng minh mình biết bí mật mà không tiết lộ bí mật đó.Xác thực truyền thống thường dùng mật khẩu, nhưng mật khẩu có thể bị đánh cắp nếu gửi hoặc lưu trữ không đúng cách.Xác thực mật mã có thể chứng minh việc biết khóa bí mật thông qua chữ ký hoặc giao thức hỏi-đáp.Trong ví crypto, ký thông điệp là hình thức xác thực bằng khóa phổ biến.Trang web có thể yêu cầu ví ký thông điệp và chữ ký có thể chứng minh quyền kiểm soát địa chỉ.Hệ thống nâng cao hơn có thể bổ sung thuộc tính zero-knowledge để người dùng chứng minh điều kiện đủ mà không tiết lộ danh tính công khai ổn định.Điều này có thể giảm theo dõi và tăng quyền riêng tư.Tuy nhiên, người dùng cần cẩn thận với yêu cầu ký.Trang web độc hại có thể lừa người dùng ký nội dung nguy hiểm hoặc xâm phạm quyền riêng tư.Proof of Knowledge chỉ hỗ trợ xác thực an toàn hơn khi giao diện ví và logic ứng dụng được thiết kế rõ ràng.

Proof of Knowledge và commitment

Commitment thường được sử dụng cùng hệ thống Proof of Knowledge.Commitment cho phép người dùng ẩn một giá trị nhưng vẫn bị ràng buộc với giá trị đó.Sau này, người dùng có thể mở commitment bằng cách tiết lộ giá trị và dữ liệu ngẫu nhiên đã dùng để tạo nó.Trong hệ thống zero-knowledge, bên chứng minh có thể chứng minh mình biết giá trị mở của commitment mà không tiết lộ chính giá trị mở đó.Điều này hữu ích với số dư riêng tư, lệnh chào giá kín, phiếu bầu ẩn, tuyên bố danh tính bảo mật và ghi chú giao dịch riêng tư.Commitment được công khai nhưng witness vẫn được giữ riêng tư.Bằng chứng cho thấy bên chứng minh biết các giá trị phù hợp với commitment và quy tắc giao thức.Điều này giúp hệ thống công khai thực thi các tuyên bố riêng tư.Commitment và Proof of Knowledge thường được dùng cùng nhau vì cho phép thông tin ẩn vẫn có thể xác minh.Nếu không có commitment, sẽ khó kết nối witness riêng tư với trạng thái blockchain công khai một cách an toàn.

Proof of Knowledge và cây Merkle

Cây Merkle là một công cụ phổ biến khác được dùng cùng Proof of Knowledge.Cây Merkle cho phép tóm tắt nhiều mẩu dữ liệu bằng một root.Bằng chứng Merkle có thể cho thấy một mục nằm trong cây mà không tiết lộ mọi mục trong cây.Trong hệ thống zero-knowledge, bên chứng minh có thể chứng minh mình biết đường dẫn Merkle hợp lệ mà không công khai chính xác leaf hoặc đường dẫn.Điều này hữu ích với tư cách thành viên nhóm, allowlist riêng tư, ghi chú được che chắn, tập hợp thông tin xác thực và cấu trúc Bằng chứng dự trữ.Đầu vào công khai có thể là root Merkle.Witness riêng tư có thể gồm leaf và đường dẫn.Bằng chứng cho thấy leaf ẩn thuộc tập hợp đã được cam kết.Điều này cho phép ứng dụng xác minh tính bao gồm mà không cần tiết lộ đầy đủ danh tính hoặc dữ liệu.Cây Merkle giúp Proof of Knowledge hữu ích hơn với tập dữ liệu lớn vì cung cấp commitment công khai nhỏ gọn cho nhiều hồ sơ riêng tư.

Lợi ích của Proof of Knowledge

Lợi ích đầu tiên của Proof of Knowledge là quyền riêng tư.Bên chứng minh có thể chứng minh mình biết bí mật mà không tiết lộ chính bí mật đó.Lợi ích thứ hai là xác thực.Người dùng có thể chứng minh quyền kiểm soát khóa hoặc thông tin xác thực mà không tiết lộ bí mật cơ sở.Lợi ích thứ ba là khả năng mở rộng.Rollup và hệ thống tính toán có thể xác minh có thể chứng minh các phép tính lớn thông qua bằng chứng nhỏ gọn.Lợi ích thứ tư là tiết lộ có chọn lọc.Người dùng chỉ cần tiết lộ tuyên bố cần thiết thay vì toàn bộ dữ liệu cá nhân hoặc tài chính.Lợi ích thứ năm là giảm thiểu sự phụ thuộc vào niềm tin.Bên xác minh có thể kiểm tra bằng chứng bằng toán học thay vì tin vào lời bên chứng minh.Lợi ích thứ sáu là khả năng kết hợp.Hợp đồng thông minh có thể xác minh bằng chứng và sử dụng chúng trong DeFi, danh tính, trò chơi, quản trị và hệ thống bridge.Lợi ích thứ bảy là khả năng kiểm toán.Tổ chức và giao thức có thể chứng minh một số thông tin mà không công bố mọi hồ sơ nhạy cảm.

Hạn chế của Proof of Knowledge

Hạn chế đầu tiên là độ phức tạp.Hệ thống Proof of Knowledge có thể khó thiết kế, kiểm toán và giải thích.Hạn chế thứ hai là chi phí tạo bằng chứng.Việc tạo bằng chứng có thể đòi hỏi nhiều năng lực tính toán, bộ nhớ và hạ tầng chuyên dụng.Hạn chế thứ ba là rủi ro circuit.Bằng chứng chỉ chứng minh mệnh đề được mã hóa trong circuit, vì vậy circuit sai có thể tạo cảm giác an toàn giả.Hạn chế thứ tư là các giả định về thiết lập.Một số hệ thống bằng chứng cần buổi trusted setup hoặc tham số công khai đặc biệt.Hạn chế thứ năm là rò rỉ metadata.Bằng chứng zero-knowledge có thể ẩn witness, nhưng hoạt động xung quanh vẫn tiết lộ hành vi người dùng.Hạn chế thứ sáu là lỗi của bên xác minh.Trình xác minh hợp đồng thông minh có lỗi triển khai có thể chấp nhận bằng chứng sai hoặc từ chối bằng chứng đúng.Hạn chế thứ bảy là người dùng hiểu sai.Nhiều người thấy từ “bằng chứng” và cho rằng toàn bộ hệ thống an toàn, dù thực tế chỉ có một tuyên bố hẹp được chứng minh.

Rủi ro bảo mật trong hệ thống Proof of Knowledge

Một rủi ro lớn là chứng minh sai mệnh đề.Nếu circuit bỏ sót quy tắc quan trọng, bằng chứng có thể hợp lệ nhưng không an toàn.Rủi ro khác là tính ngẫu nhiên yếu.Một số hệ thống bằng chứng phụ thuộc vào giá trị ngẫu nhiên; tính ngẫu nhiên kém có thể làm lộ bí mật hoặc phá vỡ soundness.Rủi ro khác là lộ witness.Nếu dịch vụ tạo bằng chứng nhận đầu vào riêng tư, dịch vụ có thể làm lộ hoặc sử dụng sai dữ liệu.Rủi ro khác là giao diện độc hại.Giao diện gây hiểu lầm có thể khiến người dùng tạo bằng chứng cho một tuyên bố mà họ không hiểu.Rủi ro khác là phần mềm tạo bằng chứng lỗi thời.Hệ thống bằng chứng phát triển nhanh, còn thư viện cũ có thể có lỗi hoặc giả định yếu.Rủi ro khác là quảng bá bằng chứng giả.Dự án có thể tuyên bố sử dụng zero-knowledge hoặc Proof of Knowledge mà không giải thích cụ thể điều gì được chứng minh.Người dùng và nhà phát triển luôn nên hỏi mệnh đề là gì, witness là gì, ai tạo bằng chứng và ai xác minh.Những câu hỏi này cho biết nhiều hơn chỉ riêng tên gọi.

Proof of Knowledge và hợp đồng thông minh

Hợp đồng thông minh có thể xác minh kết quả Proof of Knowledge thông qua hợp đồng xác minh.Hợp đồng xác minh kiểm tra bằng chứng được gửi lên có hợp lệ với các đầu vào công khai nhất định hay không.Nếu bằng chứng hợp lệ, hợp đồng thông minh có thể cho phép thao tác như mint, rút, bỏ phiếu, nhận thưởng, bridge hoặc cập nhật trạng thái.Thiết kế này cho phép ứng dụng on-chain sử dụng tri thức riêng tư off-chain.Tuy nhiên, hợp đồng xác minh phải chính xác và hiệu quả.Nếu việc xác minh quá tốn kém, người dùng có thể phải trả phí gas cao.Nếu xác minh sai, ứng dụng có thể không an toàn.Nhà phát triển nên kiểm thử kỹ hợp đồng xác minh và công bố tài liệu rõ ràng về đầu vào công khai cũng như ý nghĩa của bằng chứng.Người dùng không nên mặc định mọi hợp đồng xác minh bằng chứng đều an toàn.Hợp đồng phải xác minh đúng bằng chứng cho đúng mệnh đề theo đúng quy tắc.

Proof of Knowledge và DAO

DAO có thể sử dụng Proof of Knowledge cho bỏ phiếu riêng tư, kiểm tra điều kiện đủ, hệ thống chống Sybil và kiểm soát ngân quỹ.Người bỏ phiếu có thể chứng minh mình đủ điều kiện bỏ phiếu mà không tiết lộ cụ thể mình là thành viên nào.Người đóng góp có thể chứng minh họ sở hữu thông tin xác thực mà không tiết lộ toàn bộ danh tính.Người nộp đơn xin tài trợ có thể chứng minh tư cách thành viên hoặc danh tiếng mà không công khai toàn bộ dữ liệu cá nhân.Bỏ phiếu riêng tư khó thực hiện vì DAO phải ngăn bỏ phiếu hai lần đồng thời bảo vệ quyền riêng tư của người bỏ phiếu.Proof of Knowledge có thể hỗ trợ bằng cách chứng minh người dùng biết thông tin xác thực hoặc nullifier hợp lệ mà không tiết lộ chính thông tin xác thực đó.Nullifier là một giá trị có thể ngăn việc sử dụng hai lần trong khi vẫn duy trì một phần quyền riêng tư.Hệ thống DAO vẫn cần quy tắc quản trị, quy trình tranh chấp, cấp thông tin xác thực và phương thức thu hồi.Proof of Knowledge có thể cải thiện quyền riêng tư nhưng không giải quyết mọi vấn đề quản trị.Thiết kế DAO tốt cần kết hợp mật mã với các biện pháp bảo vệ xã hội và thủ tục.

Proof of Knowledge và bridge

Bridge có thể dùng hệ thống bằng chứng để xác minh thông tin giữa các chuỗi.Bên chứng minh có thể chứng minh mình biết dữ liệu cho thấy một sự kiện đã xảy ra trên chuỗi nguồn.Bên xác minh trên chuỗi khác có thể kiểm tra bằng chứng trước khi giải phóng tài sản hoặc thông điệp.Bridge dựa trên bằng chứng có thể giảm phụ thuộc vào bên ký tập trung, nhưng vẫn rất phức tạp.Bằng chứng của bridge có thể cần chứng minh header block, finality, state root, tính bao gồm Merkle hoặc tính hợp lệ của quá trình thực thi.Witness có thể gồm dữ liệu chuỗi và đường dẫn cần thiết để hỗ trợ tuyên bố.Bên xác minh phải hiểu chính xác bằng chứng xác lập điều gì.Proof of Knowledge có thể hỗ trợ xác minh cross-chain nhưng không tự động khiến bridge an toàn.Bảo mật bridge còn phụ thuộc vào giả định finality, tính khả dụng của dữ liệu, quyền kiểm soát nâng cấp, thanh khoản và quy trình khẩn cấp.Người dùng nên xem bridge là hệ thống rủi ro cao ngay cả khi sử dụng mật mã tiên tiến.

Proof of Knowledge và tuân thủ

Proof of Knowledge có thể hỗ trợ thiết kế thân thiện với tuân thủ bằng cách chứng minh một số thông tin mà không tiết lộ dữ liệu không cần thiết.Ví dụ, người dùng có thể chứng minh đáp ứng quy tắc về điều kiện đủ mà không đưa giấy tờ danh tính đầy đủ lên on-chain.Giao thức có thể chứng minh một phép tính tuân thủ chính sách mà không công bố toàn bộ hồ sơ cơ sở.Người dùng có thể chứng minh mình không nằm trong danh sách hạn chế mà không tiết lộ toàn bộ danh tính cho mọi ứng dụng.Những thiết kế này có triển vọng vì có thể giảm việc thu thập dữ liệu và cải thiện quyền riêng tư.Tuy nhiên, bản thân chúng không loại bỏ nghĩa vụ pháp lý.Yêu cầu pháp lý khác nhau tùy khu vực pháp lý, loại tài sản, ứng dụng và nhóm người dùng.Proof of Knowledge có thể giúp giảm việc tiết lộ dữ liệu không cần thiết, nhưng thiết kế pháp lý và tuân thủ vẫn cần được chuyên gia xem xét.Dự án không nên tuyên bố rằng công nghệ zero-knowledge tự động khiến mọi hoạt động tuân thủ.Mật mã có thể chứng minh thông tin, nhưng pháp luật quyết định thông tin nào quan trọng.

Thực hành tốt dành cho người dùng

Người dùng nên hiểu bằng chứng thực sự chứng minh tuyên bố nào trước khi tin tưởng.Không nên cho rằng một bằng chứng khiến toàn bộ giao thức an toàn.Nên kiểm tra dự án có giải thích đầu vào công khai, witness riêng tư, hợp đồng xác minh, kiểm toán và giả định bảo mật hay không.Tránh chia sẻ khóa riêng tư, seed phrase hoặc bí mật thô với dịch vụ tạo bằng chứng.Cần cẩn trọng khi dùng dịch vụ tạo bằng chứng từ xa vì dữ liệu witness riêng tư có thể bị lộ nếu hệ thống không được thiết kế an toàn.Nên ưu tiên ứng dụng giải thích trung thực các giới hạn về quyền riêng tư.Nên nhớ metadata vẫn có thể làm lộ thông tin ngay cả khi bằng chứng là zero-knowledge.Tránh ký thông điệp ví hoặc tạo bằng chứng trên trang web không rõ nguồn gốc.Xác minh liên kết chính thức trước khi tương tác với ứng dụng dựa trên bằng chứng.Hãy xem Proof of Knowledge là công cụ mạnh, không phải sự bảo đảm kỳ diệu.

Thực hành tốt dành cho nhà phát triển

Nhà phát triển nên xác định chính xác mệnh đề cần chứng minh.Cần xác định đầu vào nào là công khai và đầu vào nào là witness riêng tư.Nên sử dụng hệ thống bằng chứng được rà soát kỹ và thư viện đã kiểm toán.Tránh tự xây dựng mật mã nếu chưa được chuyên gia đánh giá.Circuit cần thực thi mọi quy tắc bắt buộc.Kiểm thử circuit với trường hợp biên, witness không hợp lệ và đầu vào độc hại.Bảo vệ dữ liệu witness trong quá trình tạo bằng chứng.Thiết kế hợp đồng xác minh hiệu quả và an toàn.Tài liệu cần nêu rõ bằng chứng không chứng minh điều gì.Xây dựng giao diện giải thích yêu cầu bằng chứng rõ ràng trước khi người dùng ký hoặc tạo bất kỳ nội dung nào.

Những hiểu lầm phổ biến về Proof of Knowledge

Một hiểu lầm là Proof of Knowledge và Proof of Work giống nhau vì cả hai đều có từ “proof”.Chúng khác nhau vì Proof of Work bảo mật đồng thuận bằng tính toán, còn Proof of Knowledge chứng minh quyền sở hữu witness.Một hiểu lầm khác là mọi Proof of Knowledge đều tự động zero-knowledge.Proof of Knowledge có thể chứng minh việc biết witness, nhưng cần thuộc tính zero-knowledge để tránh làm lộ thông tin không cần thiết.Một hiểu lầm khác là bằng chứng hợp lệ đồng nghĩa toàn bộ dự án đáng tin cậy.Bằng chứng hợp lệ chỉ xác nhận mệnh đề cụ thể được bên xác minh kiểm tra.Một hiểu lầm khác là zero-knowledge ẩn toàn bộ hoạt động.Bằng chứng có thể ẩn witness nhưng thời điểm giao dịch, mối liên hệ giữa các ví hoặc metadata vẫn tiết lộ mô hình hoạt động.Một hiểu lầm khác là người dùng không bao giờ cần quan tâm đến witness.Witness xác định bên chứng minh thực sự biết điều gì, vì vậy nó đóng vai trò trung tâm trong việc hiểu bằng chứng.

Câu hỏi thường gặp

Proof of Knowledge có nghĩa là gì?

Proof of Knowledge nghĩa là bên chứng minh có thể thuyết phục bên xác minh rằng mình biết một witness bí mật khiến mệnh đề công khai đúng.

Proof of Knowledge có giống bằng chứng zero-knowledge không?

Không. Proof of Knowledge tập trung vào việc chứng minh quyền sở hữu witness, còn zero-knowledge tập trung vào việc ẩn thông tin không cần thiết trong quá trình chứng minh.

Bằng chứng zero-knowledge về tri thức là gì?

Đây là bằng chứng cho thấy bên chứng minh biết witness hợp lệ mà không tiết lộ thông tin không cần thiết về witness đó.

Witness trong Proof of Knowledge là gì?

Witness là thông tin riêng tư cho phép bên chứng minh chứng minh mệnh đề công khai.

Bên chứng minh là gì?

Bên chứng minh là cá nhân, chương trình, node hoặc dịch vụ tạo bằng chứng.

Bên xác minh là gì?

Bên xác minh là cá nhân, hợp đồng thông minh hoặc hệ thống kiểm tra tính hợp lệ của bằng chứng.

zk-SNARK có phải hệ thống Proof of Knowledge không?

Có. zk-SNARK là viết tắt của Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge và thường được dùng để chứng minh ngắn gọn rằng bên chứng minh biết witness hợp lệ.

Proof of Knowledge có thể chứng minh quyền sở hữu ví không?

Có. Ký thông điệp có thể chứng minh người dùng biết khóa riêng tư, dù chữ ký thông thường không phải lúc nào cũng zero-knowledge.

Vì sao Proof of Knowledge hữu ích cho quyền riêng tư?

Nó cho phép người dùng chứng minh mình biết thông tin riêng tư hợp lệ mà không trực tiếp tiết lộ thông tin đó.

Vì sao Proof of Knowledge hữu ích cho rollup?

Nó giúp bên chứng minh của rollup cho thấy mình biết dữ liệu trạng thái và giao dịch hợp lệ cần thiết để chứng minh quá trình thực thi chính xác.

Proof of Knowledge có đảm bảo giao thức an toàn không?

Không. Nó chỉ chứng minh một mệnh đề cụ thể, còn độ an toàn của giao thức phụ thuộc vào circuit, hợp đồng xác minh, triển khai, quản trị và hành vi người dùng.

Proof of Knowledge có thể được dùng cho tuân thủ không?

Có. Công nghệ này có thể hỗ trợ chứng minh một số thông tin về điều kiện đủ hoặc chính sách với ít dữ liệu bị lộ hơn, nhưng không thay thế việc phân tích tuân thủ pháp lý.

Kết luận

Proof of Knowledge là khái niệm mật mã nền tảng, cho phép bên chứng minh thể hiện rằng mình biết witness bí mật mà không nhất thiết tiết lộ witness đó.Trong crypto, khái niệm này xuất hiện trong bằng chứng zero-knowledge, zk-SNARK, zk-STARK, giao dịch riêng tư, rollup, hệ thống danh tính, thiết kế Bằng chứng dự trữ, bridge, DAO và tính toán có thể xác minh.Ý tưởng chính là bên xác minh có thể kiểm tra bằng chứng toán học thay vì tin vào tuyên bố của bên chứng minh.Điều này khiến Proof of Knowledge hữu ích với các hệ thống cần cả xác minh lẫn quyền riêng tư.Công nghệ này có thể chứng minh quyền kiểm soát ví, quyền sở hữu thông tin xác thực, tính hợp lệ của giao dịch, tư cách thành viên, quyền kiểm soát dự trữ hoặc phép tính chính xác trong khi tiết lộ ít dữ liệu nhạy cảm hơn.Tuy nhiên, Proof of Knowledge không phải sự bảo đảm an toàn trong mọi trường hợp.Bằng chứng chỉ chứng minh mệnh đề cụ thể được mã hóa trong circuit, chương trình và quy trình xác minh.Nếu mệnh đề chưa đầy đủ, circuit sai, witness bị lộ hoặc hợp đồng xác minh có lỗi, người dùng vẫn có thể đối mặt với rủi ro.Cách hiểu đơn giản nhất về Proof of Knowledge là nó chứng minh một cách có thể xác minh rằng bên chứng minh sở hữu thông tin ẩn.Khi kết hợp với thuộc tính zero-knowledge, đây trở thành một trong những công cụ mạnh nhất để xây dựng ứng dụng crypto riêng tư, có khả năng mở rộng và giảm thiểu sự phụ thuộc vào niềm tin.