Exploremos el funcionamiento de esta tecnología, así como sus principales mecanismos y desafíos.
Evolución de ZKP
El surgimiento y desarrollo de la tecnología ZKP está estrechamente vinculado a la investigación criptográfica llevada a cabo a fines de la década de 1980. Uno de los primeros proyectos implementados utilizando ZKP fue el protocolo Fiat-Shamir propuesto en 1986 por los profesores de ciencias de la computación e informática, Adi Shamir y Amos Fiat, ambos de origen israelí. Su funcionalidad se basaba en una combinación de hashing y números pseudoaleatorios para generar una prueba; esto fue lo que permitió asegurar la confidencialidad de la información al mismo tiempo que se demostraba su existencia.
El proceso se componía de cuatro pasos básicos, los cuales se convirtieron en el núcleo de ZKP para el futuro:
- Iniciación. El destinatario de la prueba selecciona un número aleatorio y lo envía al comprobador a modo de desafío.
- Generación de prueba. El comprobador recibe el desafío y lo usa para generar la prueba. Una función hash es aplicada a la combinación del desafío y al valor secreto, obteniendo un número pseudoaleatorio.
- Respuesta. El comprobador envía el número pseudoaleatorio resultante como respuesta al destinatario de la prueba.
- Verificación. El destinatario verifica la prueba aplicando la misma función hash a la combinación del desafío y la respuesta recibida. Si el resultado coincide con el desafío original, la prueba es aceptada.
La idea fundamental del protocolo Fiat-Shamir era que la función hash estaba públicamente disponible y era reversible, pero era prácticamente imposible pasar del valor hash a su valor original. El protocolo Fiat-Shamir se utilizó ampliamente en diversos sistemas de autenticación y protocolos de intercambio de dinero electrónico.
Posteriormente, la tecnología ZKP ganó una popularidad destacada en el contexto del desarrollo de sistemas de la blockchain. ZKP fue adaptada para ser utilizada en el desarrollo de varios protocolos de blockchain con el fin de proporcionar confidencialidad y seguridad en transacciones, autenticación y otras funciones.
Los primeros experimentos con ZKP en proyectos Web3 y la materialización de su potencial se llevaron a cabo en la blockchain de Ethereum. Esta plataforma es ampliamente reconocida y utilizada para desarrollar contratos inteligentes y aplicaciones descentralizadas y su flexibilidad permite la programación de condiciones lógicas complejas.
Algunos de los primeros protocolos ZKP exitosos fueron zk-SNARK y zk-STARK. Estos protocolos permiten cálculos complejos basados en datos cifrados, lo que proporciona una ZKP altamente eficiente y escalable. Ambos protocolos tienen sus propias ventajas y aplicaciones:
- zk-SNARK (Argumento de conocimiento no interactivo sucinto de conocimiento cero) se usa comúnmente en aplicaciones que requieren compacidad y carecen de interactividad. Por ejemplo, para garantizar la confidencialidad de las transacciones en la red blockchain.
- zk-STARK (Argumento de conocimiento transparente escalable de conocimiento cero) se usa a menudo en casos que requieren escalabilidad y transparencia. Por ejemplo, para preservar la privacidad de los datos y para la computación compleja.
En la actualidad, la tecnología ZKP continúa captando la atención de investigadores y desarrolladores, y su alcance de aplicación e integración con otras soluciones DLT crece activamente, contribuyendo a la creación de soluciones más eficientes y privadas.
Mecanismos ZKP
Echemos un vistazo a los mecanismos básicos de la tecnología ZKP para entender cómo funciona. Primeramente, existen dos partes involucradas en el proceso:
- el comprobador;
- el verificador.
El proceso consta de cuatro pasos básicos que se han mantenido prácticamente inalterados desde la creación del protocolo Fiat-Shamir. Los mismos se basan en mecanismos de prueba de conocimiento cero:
- Prueba de conocimiento. Este mecanismo permite que el comprobador proporcione la prueba que convenza al verificador de que una declaración en particular es verdadera en lugar de revelar información.
- Prueba de ejecución. Un mecanismo que permite al comprobador proporcionar la prueba que convence al verificador de que la acción se ha ejecutado correctamente.
- Prueba de consistencia. Un algoritmo que le permite al comprobador proporcionar una prueba que demuestra la identidad y coherencia de la información en ambos lados sin revelar los detalles específicos de los datos.
- Prueba de no repudio. Este mecanismo permite que el comprobador proporcione una prueba de la integridad de los datos, permitiendo al verificador asegurarse de que no haya habido sustitución o alteración de estos.
ZKP emplea diversas técnicas matemáticas y criptográficas en cada uno de estos mecanismos para generar pruebas que pueden ser verificadas sin revelar directamente los datos. Esto garantiza la privacidad y confidencialidad en la transmisión y procesamiento de la información, al tiempo que se mantiene la confianza y validez de la prueba.
Objetivos y metas de ZKP
La tecnología de prueba de conocimiento cero (ZKP), además de brindar confidencialidad y privacidad de los datos, que sin duda es su objetivo principal, también aborda diversos objetivos importantes:
- Proporciona seguridad e integridad a los datos al permitir la validación de la información sin revelar su contenido, evitando así la posibilidad de modificación de datos durante el proceso.
- Permite la autenticación y prueba de elegibilidad para acceder a ciertos datos o recursos sin revelar la identidad o información específica.
- Amplía las posibilidades de la blockchain, volviéndola más atractiva para diversas industrias, ya que no solo ofrece confidencialidad en las transacciones, sino también protección de datos.
La versatilidad de la tecnología ZKP ha generado una demanda que va más allá de los desarrolladores de la blockchain. Sus mecanismos se emplean para proporcionar acceso seguro en diversos ámbitos que requieren interacción y procesamiento de datos con un alto nivel de privacidad.
Barreras para una adopción masiva
Como cualquier tecnología innovadora, ZKP enfrenta varios obstáculos que impiden su adopción masiva. Entre ellos se incluyen los siguientes:
- Complejidad de implementación. El desarrollo de protocolos ZKP requiere recursos computacionales sustanciales y técnicas criptográficas especializadas. La eficiencia y el rendimiento de los protocolos ZKP debe considerarse, para que puedan escalar y aplicarse en entornos del mundo real.
- Vulnerabilidad. El diseño y la implementación inadecuados de los protocolos ZKP pueden provocar brechas de seguridad.
- Escalabilidad y rendimiento. Los protocolos ZKP a menudo encuentran problemas cuando procesan grandes cantidades de datos o cuando operan en redes distribuidas. Además, los protocolos de ZKP requieren una alta capacidad computacional, lo que dificulta su uso efectivo.
- Regulación y cuestiones regulatorias. El uso de ZKP, al igual que otras tecnologías blockchain, todavía se ve limitado por la falta de un marco regulatorio claro, lo que dificulta su implementación a gran escala.
Por otro lado, los desarrolladores están explorando activamente el potencial de ZKP, lo que ha llevado a que los protocolos basados en esta tecnología sean ejemplos cada vez más frecuentes de sistemas eficientes y de alta calidad.
En resumen, la ZKP presenta grandes perspectivas de futuro más allá de la industria de la blockchain, ya que la capacidad de mantener el anonimato cuando se trabaja online es el problema más apremiante en muchas áreas. Podemos esperar que, en un futuro cercano, ZKP tenga el potencial de transformar globalmente los principios de interacción digital con la información.
