Zero-Knowledge Proofs: ความลับที่ปลอดภัยในบล็อกเชน

เริ่มโดย Support-3, กรกฎาคม 05, 2025, 01:22:41 หลังเที่ยง

หัวข้อก่อนหน้า - หัวข้อถัดไป

Support-3

ทำความรู้จักกับ Zero-Knowledge Proofs


      Zero-Knowledge Proofs (ZKP) หรือ "การพิสูจน์โดยปราศจากความรู้" คือเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่ปฏิวัติวงการ โดยเปิดโอกาสให้ฝ่ายหนึ่ง (ผู้พิสูจน์) สามารถพิสูจน์ความจริงของข้อมูลบางอย่างต่ออีกฝ่ายหนึ่ง (ผู้ตรวจสอบ) ได้
      โดยไม่จำเป็นต้องเปิดเผยข้อมูลที่เป็นหัวใจสำคัญของการพิสูจน์นั้นเลยแม้แต่น้อย สิ่งนี้เปรียบเสมือนการยืนยันว่าคุณมีกุญแจสำหรับเปิดประตู โดยไม่ต้องให้ใครเห็นตัวกุญแจจริงๆ
       ในโลกของบล็อกเชนที่เน้นความโปร่งใส ZKP ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างการตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้งาน นับเป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่ช่วยเสริมความปลอดภัยและเปิดประตูสู่การใช้งานรูปแบบใหม่ๆ ที่ต้องการการรักษาความลับของข้อมูลขั้นสูง

Zero-Knowledge Proofs คืออะไร?
       Zero-Knowledge Proofs คือ กระบวนการทางคณิตศาสตร์ (Cryptographic Protocol) ที่ฝ่ายหนึ่งที่เรียกว่า ผู้พิสูจน์ (Prover) สามารถพิสูจน์ต่ออีกฝ่ายที่เรียกว่า ผู้ตรวจสอบ (Verifier) ว่าข้อความ (Statement) หนึ่งเป็นความจริง โดยไม่มีการเปิดเผยข้อมูลใดๆ เพิ่มเติม นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่า "ข้อความนั้นเป็นจริง"

●    แนวคิดหลัก หัวใจของ ZKP คือ การแยก "การพิสูจน์" ออกจาก "ข้อมูล" ผู้ตรวจสอบจะมั่นใจได้ 100% ว่าผู้พิสูจน์รู้ความลับจริง แต่จะไม่ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับความลับนั้นเลย



●    ตัวอย่างเปรียบเทียบ (ถ้ำของอาลีบาบา)
       ○    สมมติว่ามีถ้ำรูปวงแหวนที่มีทางเข้าสองทาง (A และ B) และมีประตูวิเศษอยู่ตรงกลางซึ่งต้องใช้รหัสผ่านในการเปิด
       ○    ผู้พิสูจน์ (เพ็กกี้) ต้องการพิสูจน์ให้ ผู้ตรวจสอบ (วิคเตอร์) เห็นว่าเธอรู้รหัสผ่าน โดยที่วิคเตอร์ไม่ต้องรู้รหัส
       ○    เพ็กกี้เดินเข้าไปในถ้ำทางใดทางหนึ่ง (A หรือ B) โดยที่วิคเตอร์ไม่เห็น
       ○    วิคเตอร์เดินมาที่ปากถ้ำและสุ่มตะโกนบอกให้เพ็กกี้ออกมาทาง A หรือ B
       ○    หากเพ็กกี้รู้รหัสผ่านจริง เธอจะสามารถเปิดประตูวิเศษและออกมาทางที่วิคเตอร์บอกได้เสมอ ไม่ว่าจะเข้าไปทางไหน
       ○    หากทำซ้ำหลายๆ ครั้ง จนวิคเตอร์มั่นใจว่าไม่ใช่เรื่องบังเอิญ เขาก็จะเชื่อว่าเพ็กกี้รู้รหัสผ่านจริง โดยที่เขาไม่เคยเห็นหรือได้ยินรหัสผ่านนั้นเลย

คุณลักษณะของ Zero-Knowledge Proofs
เพื่อให้การพิสูจน์แบบ Zero-Knowledge มีความน่าเชื่อถือและปลอดภัย จะต้องประกอบด้วยคุณสมบัติหลัก 3 ประการ ดังนี้

●    ความสมบูรณ์ (Completeness)
○    หากข้อความที่ผู้พิสูจน์ต้องการจะพิสูจน์นั้น "เป็นความจริง" และทั้งผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบปฏิบัติตามขั้นตอนอย่างซื่อสัตย์ ผู้ตรวจสอบจะสามารถยอมรับและเชื่อถือการพิสูจน์นั้นได้เสมอ
○    พูดง่ายๆ คือ ถ้าเรื่องที่พิสูจน์เป็นเรื่องจริง ระบบต้องยืนยันว่าเป็นจริงเสมอ
●    ความถูกต้อง (Soundness)
○    หากข้อความที่ผู้พิสูจน์อ้างนั้น "เป็นเท็จ" จะเป็นไปไม่ได้เลย (หรือมีความน่าจะเป็นที่น้อยมากๆ) ที่ผู้พิสูจน์ที่ไม่ซื่อสัตย์จะสามารถหลอกลวงให้ผู้ตรวจสอบที่ซื่อสัตย์เชื่อว่าการพิสูจน์นั้นเป็นจริงได้
○    พูดง่ายๆ คือ ระบบต้องสามารถจับโกหกได้ และไม่ยอมให้การพิสูจน์ปลอมผ่านไปได้
●    การปราศจากความรู้ (Zero-Knowledge)
○    เป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุด ผู้ตรวจสอบจะไม่ได้รับข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับความลับเลย นอกจากการยืนยันว่าข้อความนั้น "เป็นจริง"
○    แม้ผู้ตรวจสอบจะพยายามวิเคราะห์บทสนทนาหรือข้อมูลการพิสูจน์ทั้งหมด ก็จะไม่สามารถสกัดเอาความลับออกมาได้
○    พูดง่ายๆ คือ ผู้ตรวจสอบรู้แค่ "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" แต่ไม่รู้ "ทำไม" หรือ "อะไร"

รายละเอียดต่างๆ เกี่ยวกับ Zero-Knowledge Proofs
ประเภทของ Zero-Knowledge Proofs
ZKP สามารถแบ่งออกเป็นประเภทหลักๆ ได้ ซึ่งแต่ละประเภทมีกลไกและข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป
●    Interactive ZKP (การพิสูจน์แบบโต้ตอบ)
○    เป็นรูปแบบพื้นฐานที่ผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบต้องมีการสื่อสารโต้ตอบกันไปมาหลายรอบเพื่อทำการพิสูจน์ (เหมือนตัวอย่างถ้ำของอาลีบาบา)
○    ข้อดี แนวคิดเข้าใจง่ายและมีความปลอดภัยสูง
○    ข้อเสีย ไม่เหมาะกับระบบบล็อกเชนที่ไม่สามารถมีการโต้ตอบแบบเรียลไทม์ได้ตลอดเวลา

●    Non-Interactive ZKP (การพิสูจน์แบบไม่โต้ตอบ)
○    เป็นรูปแบบที่พัฒนาขึ้นเพื่อให้ผู้พิสูจน์สามารถสร้าง "หลักฐาน" เพียงครั้งเดียว แล้วส่งให้ผู้ตรวจสอบคนใดก็ได้นำไปตรวจสอบเมื่อใดก็ได้ โดยไม่ต้องมีการสื่อสารโต้ตอบเพิ่มเติม
○    ข้อดี มีประสิทธิภาพสูงและเหมาะสมอย่างยิ่งกับการใช้งานบนบล็อกเชน
○    ประเภทย่อยที่สำคัญ
       ■    zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) เป็น ZKP ประเภทที่ได้รับความนิยมสูงมากในปัจจุบัน
       ■    Succinct (รวบรัด) ขนาดของหลักฐานมีขนาดเล็กมาก ทำให้ตรวจสอบได้อย่างรวดเร็ว
       ■    Non-Interactive (ไม่โต้ตอบ) ไม่ต้องการการสื่อสารระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบ
       ■    Argument of Knowledge (การอ้างถึงความรู้) เป็นการพิสูจน์ว่าผู้พิสูจน์ "รู้" ข้อมูลนั้นจริงๆ
       ■    ข้อเสีย ต้องมีการตั้งค่าเริ่มต้นที่เชื่อถือได้ (Trusted Setup) ซึ่งหากกระบวนการนี้ถูกบุกรุก อาจส่งผลต่อความปลอดภัยของทั้งระบบได้
       ■    zk-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) เป็น ZKP อีกประเภทที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหาของ zk-SNARKs
       ■    Scalable (ขยายขนาดได้) มีประสิทธิภาพดีแม้ข้อมูลที่ต้องพิสูจน์จะมีขนาดใหญ่
       ■    Transparent (โปร่งใส) ไม่จำเป็นต้องมี "Trusted Setup" ทำให้มีความโปร่งใสและลดความเสี่ยงลง
       ■    ข้อดี มีความทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม (Quantum Resistant) มากกว่า
       ■    ข้อเสีย ขนาดของหลักฐาน (Proof Size) มักจะใหญ่กว่า zk-SNARKs ทำให้มีต้นทุนในการจัดเก็บและส่งข้อมูลสูงกว่า

การนำไปใช้งานในบล็อกเชน
●    การเพิ่มความเป็นส่วนตัวของธุรกรรม ZKP ช่วยให้สามารถซ่อนรายละเอียดของธุรกรรม เช่น ที่อยู่ผู้ส่ง, ที่อยู่ผู้รับ และจำนวนเงินที่โอน บนบล็อกเชนสาธารณะได้ โดยที่ทุกคนในเครือข่ายยังคงสามารถตรวจสอบได้ว่าธุรกรรมนั้นถูกต้องตามกฎ (เช่น ไม่มีการใช้จ่ายเงินซ้ำซ้อน) ตัวอย่างเช่น Zcash
●    การปรับปรุงความสามารถในการขยายขนาด (Scalability) เทคโนโลยีที่เรียกว่า ZK-Rollups ใช้ ZKP ในการรวบรวมธุรกรรมหลายพันรายการนอกเชน (Off-chain) แล้วสร้าง "หลักฐาน" เพียงชิ้นเดียวส่งไปยังเชนหลัก (On-chain) เพื่อยืนยันความถูกต้อง ซึ่งช่วยลดภาระของเครือข่ายหลักและเพิ่มความเร็วในการทำธุรกรรมได้อย่างมหาศาล
●    การยืนยันตัวตนแบบไม่เปิดเผยข้อมูล (Anonymous Identity) ผู้ใช้สามารถพิสูจน์ได้ว่าตนเองมีคุณสมบัติตรงตามเงื่อนไข (เช่น อายุเกิน 18 ปี, เป็นพลเมืองของประเทศ) โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนตัวอื่นๆ เช่น วันเกิด หรือหมายเลขบัตรประชาชน
●    การโหวตแบบลับ ZKP สามารถใช้ในระบบการลงคะแนนดิจิทัลเพื่อยืนยันว่าผู้ใช้มีสิทธิ์ลงคะแนนและคะแนนเสียงถูกนับอย่างถูกต้อง โดยไม่มีใครรู้ว่าใครลงคะแนนให้ใคร
●    การใช้งานใน DeFi ช่วยสร้างแอปพลิเคชันทางการเงินแบบกระจายอำนาจที่รักษาความเป็นส่วนตัว เช่น การกู้ยืมหรือการเทรดแบบที่ไม่เปิดเผยรายละเอียดของผู้ใช้งาน

ข้อดีและข้อเสีย
●    ข้อดี
○    ความเป็นส่วนตัวและความลับ ปกป้องข้อมูลที่ละเอียดอ่อนของผู้ใช้
○    ความปลอดภัย ลดความเสี่ยงจากการรั่วไหลของข้อมูล
○    ประสิทธิภาพ โดยเฉพาะ ZK-Rollups ที่ช่วยเพิ่มความเร็วและลดค่าธรรมเนียมในบล็อกเชน

●    ข้อเสีย
○    ความซับซ้อนทางเทคนิค การนำ ZKP มาใช้งานต้องใช้ความเชี่ยวชาญด้านคณิตศาสตร์และการเข้ารหัสขั้นสูง
○    ต้นทุนในการประมวลผล การสร้างหลักฐาน ZKP ต้องใช้พลังการคำนวณที่สูงมาก
○    ความเสี่ยงจาก Trusted Setup (สำหรับ zk-SNARKs) หากกระบวนการตั้งค่าเริ่มต้นไม่น่าเชื่อถือ อาจเป็นช่องโหว่ด้านความปลอดภัยได้

ตัวอย่างโปรเจกต์ที่ใช้เทคโนโลยี Zero-Knowledge Proofs (ZKPs)


       เทคโนโลยี Zero-Knowledge Proofs หรือ ZKPs กำลังได้รับความนิยมอย่างมากในวงการบล็อกเชน เนื่องจากสามารถเพิ่มความเป็นส่วนตัวและประสิทธิภาพของระบบได้ โดยเฉพาะเมื่อใช้ร่วมกับการปรับขนาด (scalability) และความปลอดภัย นี่คือตัวอย่างโปรเจกต์เด่นที่นำเทคโนโลยีนี้มาใช้อย่างมีประสิทธิภาพ

1. Polygon Miden
       Polygon Miden เป็นหนึ่งในโซลูชัน Layer 2 ที่พัฒนาขึ้นบนเครือข่าย Ethereum โดยมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดของเครือข่าย ด้วยการใช้เทคโนโลยี Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) เพื่อมัดรวมธุรกรรมจำนวนมากที่เกิดขึ้นบน Layer 2 ให้อยู่ในรูปแบบของ "การพิสูจน์" เพียงชุดเดียว แล้วส่งกลับไปบันทึกบนเครือข่ายหลักของ Ethereum ในรูปแบบของธุรกรรมเดียว
       แนวทางนี้ช่วยลดภาระในการประมวลผลบน Layer 1 ทำให้สามารถทำธุรกรรมได้เร็วขึ้นในขณะที่ลดค่าธรรมเนียม (Gas Fee) ลงอย่างมาก นอกจากนี้ Polygon Miden ยังออกแบบมาให้รองรับการเขียน smart contract ด้วยภาษาเฉพาะที่เรียกว่า Miden Assembly ซึ่งเหมาะกับการสร้างแอปพลิเคชันที่ต้องการความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยสูง

2. Mina Protocol

       Mina Protocol โดดเด่นในฐานะ "บล็อกเชนที่เบาที่สุดในโลก" โดยขนาดของเครือข่ายทั้งหมดมีขนาดเพียงประมาณ 22 กิโลไบต์ ซึ่งเล็กพอๆ กับไฟล์รูปภาพหรือโพสต์ในทวิตเตอร์ไม่กี่โพสต์เท่านั้น สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะ Mina ใช้เทคโนโลยี Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge (zk-SNARKs) ในการสร้างระบบที่ทุกโหนดไม่จำเป็นต้องจัดเก็บข้อมูลของทั้งบล็อกเชนย้อนหลังหลายพันบล็อก
       แทนที่โหนดจะต้องดาวน์โหลดและประมวลผลข้อมูลทั้งหมดของบล็อกเชน ผู้ใช้สามารถตรวจสอบสถานะของเครือข่ายได้โดยการยืนยัน Zero-Knowledge Proof เพียงชุดเดียว ส่งผลให้ Mina มีศักยภาพในการนำไปใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น สมาร์ตโฟน หรือ IoT และยังสนับสนุนการพัฒนาแอปพลิเคชันที่เน้นความเป็นส่วนตัว เช่น แอปด้านข้อมูลสุขภาพหรือระบบยืนยันตัวตนแบบไม่เปิดเผยข้อมูล (Private Identity Verification)

อนาคตของ Zero-Knowledge Proofs
       ZKP ไม่ได้เป็นเพียงแนวคิดทางทฤษฎีอีกต่อไป แต่ได้กลายเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานที่สำคัญสำหรับอนาคตของเว็บ 3.0 และบล็อกเชน แนวโน้มในอนาคตคาดว่าจะมีการใช้งานที่แพร่หลายมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการสร้างโซเชียลมีเดียแบบกระจายอำนาจที่ผู้ใช้เป็นเจ้าของข้อมูลของตนเองอย่างแท้จริง, ระบบการจัดการซัพพลายเชนที่โปร่งใสแต่ยังคงรักษาความลับทางการค้าได้ หรือแม้แต่การใช้งานในด้านการแพทย์และการเงินที่ต้องการการปกป้องข้อมูลในระดับสูงสุด ZKP คือกุญแจสำคัญที่จะปลดล็อกศักยภาพของโลกดิจิทัลที่ทั้งปลอดภัยและเป็นส่วนตัวอย่างแท้จริง