Prova de Conhecimento Zero (Prova ZK): O que é e como funciona

A prova de conhecimento zero é essencialmente um método criptográfico verdadeiramente único. Ela permite que uma das partes prove a validade de uma declaração, que é então confirmada pela outra parte, sem que nenhum dado privado seja trocado. Quando esse sistema funciona corretamente, torna-se uma ferramenta valiosa para escalar blockchains , ocultar detalhes de transações e verificar identidades sem a necessidade de compartilhá-las.

Mas ter o termo “ZK” na página de um produto não garante automaticamente todos esses benefícios. Este guia explica como as provas ZK funcionam, onde elas são realmente usadas no mundo das criptomoedas hoje em dia e as principais perguntas a serem feitas antes de confiar em qualquer produto com esse rótulo.

• A prova de conhecimento zero permite que uma parte prove uma alegação sem divulgar os dados confidenciais subjacentes.
• No mundo das criptomoedas, as provas ZK podem verificar dados privados, contas fora da blockchain, declarações de identidade eValidade da transação.
• Os sistemas ZK são benéficos em termos de escalabilidade e privacidade, pois o processo de verificação pode ser muito menor do que revelar todos os dados de origem.
• A comprovação correta pode depender de entradas defeituosas, software instável, suposições de configuração confiáveis, riscos na ponte de comunicação ou metadados expostos.

A maioria das pessoas se depara pela primeira vez com projetos de criptomoedas com provas de conhecimento zero (provas ZK) quando estes se autodenominam “privados” ou “confiáveis”. Mas essas palavras não significam muita coisa sem entendermos o que a prova realmente verifica. Essa lacuna é o ponto de partida para a maior parte da confusão entre iniciantes e onde as campanhas de marketing prosperam.

Uma prova de conhecimento zero é uma prova criptográfica que convence o examinador de que uma afirmação é verdadeira, mantendo o segredo subjacente oculto. A parte que faz a afirmação é chamada de proponente, enquanto a parte que a verifica é chamada de examinador.

No mundo das criptomoedas, isso significa que um usuário, aplicativo, carteira, rollup ou protocolo pode comprovar algo sobre uma transação, reivindicar uma identidade, fornecer um backup ou realizar um cálculo sem revelar todas as entradas a terceiros. Essa comprovação pode proteger a privacidade, reduzir a carga de verificação ou ambos. No entanto, isso não torna todos os produtos que dependem de provas ZK anônimas ou isentas de riscos.

Esse conceito remonta a um artigo de 1985 de Goldwasser, Micali e Rackoff sobre sistemas interativos de prova de conceito. As criptomoedas modernas utilizam a mesma ideia básica em sistemas de prova de conceito mais recentes que operam sem qualquer comunicação bidirecional entre o validador e o validador.

Três propriedades fundamentais definem toda prova de conhecimento zero (prova ZK):

Perfeição : Isso significa que uma declaração correta deve ser bem-sucedida se todos seguirem as regras.

A solidez significa que uma afirmação falsa só teria sucesso com uma probabilidade muito baixa.

O conceito de conhecimento zero significa que o auditor apenas toma conhecimento de que a declaração foi bem-sucedida, e não dos dados subjacentes.

O objetivo principal é a própria prova, e não simplesmente a confidencialidade. Um sistema de prova de conhecimento zero ainda requer uma declaração pública precisa, entradas privadas válidas e um software que aplique corretamente as regras de prova.

A prova de conhecimento zero (ZK Proof) funciona convertendo informações privadas em evidências verificáveis ​​que sustentam uma afirmação pública. O auditor examina essas evidências sem precisar visualizar diretamente os dados privados.

As principais funções são as seguintes:

O fluxo de trabalho normalmente começa com uma entrada privada e confidencial. O validador identifica uma declaração pública, cria uma prova e a envia para o validador para um resultado de aceitação ou rejeição. O validador pode ver entradas públicas, como o título, o intervalo de saldo, a associação a grupos ou a raiz do estado, mas não a entrada confidencial completa.

O que muda entre os casos de uso é a definição de quais entradas permanecem privadas e quais são públicas. A estrutura permanece a mesma, independentemente de o objetivo ser ocultar o valor de um pagamento, confirmar a elegibilidade para votação ou validar um conjunto de transações fora da blockchain.

Por essa razão, as provas de conhecimento zero podem ser úteis mesmo quando nenhum ser humano vê o segredo. Um contrato inteligente pode verificar uma prova. Um rollup pode publicar uma prova de validade. Um aplicativo pode confirmar se as credenciais atendem a uma regra específica sem coletar as próprias credenciais. A matemática cuida da verificação e o validador nunca entrega os dados brutos.

Para melhor compreender os princípios abstratos da criptografia, nada é mais claro do que exemplos práticos, e a verificação de idade é um dos exemplos mais comuns e amplamente utilizados para esse fim.

Uma pessoa pode comprovar que tem mais de 18 anos sem divulgar sua data de nascimento completa, endereço, número do documento ou nome. Nesse caso, a declaração geral é "Esta pessoa é maior de idade". A prova específica são as credenciais ou informações de identificação que comprovam essa alegação. O verificador precisa apenas de um resultado de "aprovado" ou "reprovado", não sendo necessária uma cópia reutilizável do documento de identificação.

A versão criptografada correspondente funciona da mesma maneira. A carteira pode comprovar que seu usuário pertence a um grupo aprovado, possui credenciais válidas ou atende a uma determinada condição antes de participar de uma votação ou reivindicação, e o aplicativo pode verificar essa comprovação sem receber o documento original ou o histórico completo da conta.

A verificação de senha demonstra a mesma lógica em um contexto mais simples:

• O instalador sabe a senha.
• O investigador quer provas de que o certificador tem conhecimento disso.
• A verificação deve ser feita sem transferir a senha.
• Uma prova reutilizada ou copiada não deve desbloquear o sistema posteriormente.

Essas analogias se desfazem quando sugerem privacidade automática. Um verdadeiro sistema de prova de conhecimento zero (ZK) requer criptografia rigorosa, entradas bem definidas, controles anti-repetição e uma maneira de impedir a reutilização da prova em um contexto inadequado. O exemplo de verificação de idade funciona porque inclui todos esses elementos. Mas muitos produtos criptográficos que usam o rótulo ZK não especificam quais desses controles estão de fato implementados.

Entender as Provas de Conhecimento Zero (ZK Proofs) é um ponto de confusão para muitos iniciantes no mundo do blockchain e das criptomoedas.

A maioria das blockchains é completamente transparente por natureza. Ao enviar Bitcoin ou Ethereum, qualquer pessoa pode rastrear a transação de carteira para carteira, para sempre. A blockchain é projetada para ser um livro-razão público.

Então, quando um projeto menciona o termo “ZK”, o que realmente muda?

Depende inteiramente da finalidade para a qual as provas ZK são aplicadas.

O uso relacionado à privacidade significa que as provas ZK ocultam detalhes específicos dentro de uma transação, como o remetente, o destinatário ou o valor. A transação permanece na blockchain, mas os detalhes são protegidos. O Zcash é um exemplo mais antigo disso, usando zk-SNARKs para transferências seguras, que podem ocultar o remetente, o destinatário e o valor da visualização pública.

O aspecto de escalabilidade disso significa que a ZK Proof é usada para comprimir um conjunto de transações em negociações de criptomoedas e garantir sua execução correta, sem exigir que cada etapa seja executada novamente na blockchain principal. Os dados da transação podem permanecer totalmente públicos; nada é oculto. O objetivo da prova aqui é a eficiência e a validade, não a privacidade.

Muitas implementações de ZK rollup, zkEVMs e redes de camada 2 se enquadram nessa segunda categoria. Essas tecnologias usam ZK para aumentar a velocidade e reduzir custos, não para ocultar seus dados.

Ao ver o termo "ZK" em um produto, a primeira pergunta a fazer é: Que tipo de prova de ZK é essa? Se a equipe não conseguir responder a essa pergunta de forma clara e direta, isso por si só já é uma resposta.

Para entender as técnicas de prova de conhecimento zero (ZK Proof), é essencial familiarizar-se com as duas principais famílias de sistemas de prova em criptomoedas: ZK-SNARKs e ZK-STARKs. Embora ambas abordem o mesmo problema fundamental, elas diferem em suas metodologias, e essa diferença é crucial ao avaliar a segurança de qualquer projeto que dependa delas.

SNARK significa "argumento de conhecimento não interativo sucinto", enquanto STARK significa "argumento de conhecimento transparente escalável". Ambas as famílias suportam propriedades de conhecimento zero e permitem que a validação de dados seja significativamente menos dispendiosa do que um recálculo completo.

O ponto mais crítico para iniciantes é a "configuração confiável". Alguns sistemas STARK dependem de materiais de configuração que precisam ser criados e descartados permanentemente. Se esses materiais caírem em mãos erradas, o modelo de segurança entra em colapso, pois um agente malicioso pode criar provas que passam na verificação de forma fraudulenta. Os sistemas STARK evitam completamente esse requisito, razão pela qual são descritos como "transparentes". A desvantagem é que as provas STARK costumam ser maiores, o que pode aumentar os custos da verificação on-chain.

A Starknet é um excelente exemplo de uma rede construída com base na abordagem de prova de trabalho STARK. Isso não significa que todo sistema STARK seja privado por padrão, mas ilustra como o design de prova de trabalho influencia as decisões de infraestrutura no mundo real.

As provas de conhecimento zero (ZK Proofs) são usadas em uma ampla gama de aplicações de criptomoedas, muito além do que a maioria dos iniciantes imagina. Cada caso de uso oculta dados diferentes, comprova uma afirmação diferente e acarreta riscos variados.

As aplicações visuais mais proeminentes no mundo das criptomoedas incluem as seguintes:

• Pagamentos protegidos: Oculta detalhes de transações selecionadas, como remetente, destinatário ou valor.
• Rollups ZK: Isso garante a execução correta dos conjuntos de transações sem a necessidade de executar novamente cada cálculo na cadeia subjacente.
• Sistemas de identidade: A elegibilidade, a singularidade ou as credenciais são comprovadas sem a necessidade de compartilhar o documento original.
• Comprovante de reservas: Isso demonstra reivindicações limitadas sobre ativos ou passivos que foram assumidos.
• Ferramentas semelhantes ao zkTLS: Estabelecer fatos a partir de sessões web sem divulgar a própria sessão.
• Sistemas de votação: A elegibilidade é estabelecida minimizando o risco de vincular votos a indivíduos.
• Computação externa: Isso prova que o resultado seguiu um suposto programa.

Para a maioria dos usuários de criptomoedas, os casos de uso focados em privacidade são os mais comuns. A categoria de criptomoedas voltada para a privacidade engloba ativos em que a confidencialidade das transações ou as restrições de metadados são essenciais. As provas de conhecimento zero podem dar suporte a esse objetivo, mas o comportamento da carteira, a transparência dos endereços, os metadados e o design do aplicativo influenciam a experiência real de privacidade do usuário.

O Zcash é o exemplo mais consolidado. Ele utiliza zk-SNARKs para funções de transação seguras, permitindo que os usuários comprovem a propriedade das informações sem divulgá-las.

A identidade é um caso de uso à parte. A categoria de criptomoedas relacionadas à identidade se encaixa em sistemas que verificam associação, unicidade, credenciais ou permissões. O World ID usa provas de conhecimento zero para que um usuário possa confirmar a validade das credenciais sem revelar os dados de identidade subjacentes do solicitante. A divulgação seletiva por meio de credenciais verificáveis ​​segue uma abordagem semelhante, permitindo que o titular divulgue apenas campos específicos das credenciais, em vez do documento inteiro.

Para a maioria dos usos não relacionados a tokens, as provas de conhecimento zero se enquadram na estrutura mais ampla da criptografia que aprimora a privacidade. Embora as provas limitem a divulgação de informações, elas não eliminam a necessidade de confiança em emissores, softwares, carteiras e hardwares.

Esta seção é extremamente importante para iniciantes, embora a maioria dos projetos de criptomoedas evite explicá-la claramente.

A prova nula não pode provar verdades factuais. Seu papel se limita a verificar se uma dada afirmação matemática sobre as entradas fornecidas é verdadeira.

Uma prova de conhecimento zero pode demonstrar que uma entrada oculta satisfaz uma determinada regra. No entanto, ela não pode provar que essa entrada oculta veio de um indivíduo confiável, de um sensor preciso, de uma bolsa de valores ou de um emissor confiável, a menos que o sistema circundante também o faça.

Essas limitações são evidentes em muitas reivindicações relacionadas a criptomoedas. Por exemplo, uma prova de reservas pode demonstrar que os saldos comprometidos atendem a um determinado padrão, mas pode não comprovar a extensão total dos passivos, a verdadeira propriedade dos ativos ou se os fundos foram emprestados temporariamente para passar pela due diligence. Da mesma forma, uma prova de crédito pode mostrar que um crédito assinado atende a uma regra, mas não pode comprovar que o emissor realizou a due diligence adequadamente.

As maiores falhas estão fora da própria prova:

• Confie na informação recebida: Os dados inseridos na prova podem estar incorretos ou terem sido manipulados.
• Confiança na entidade emissora: O signatário do endosso pode ser fraco, comprometido ou desonesto.
• Confiança em Oráculo: Os dados fora da cadeia podem estar desatualizados ou terem sido adulterados antes de entrarem na prova.
• Confie no dispositivo: Softwares maliciosos podem influenciar o que um usuário assina ou vê antes que a comprovação seja criada.
• Vazamento de metadados: Endereços, temporizações, dados de IP e comportamento de aplicativos podem revelar certos padrões, mesmo quando a própria prova oculta os dados subjacentes.

Por essa razão, qualquer alegação baseada em prova de conhecimento zero deve sempre especificar a afirmação precisa que está sendo comprovada. Termos como "privado", "verificado" e "em conformidade" são rótulos incompletos, a menos que o aplicativo esclareça quais dados estão ocultos, quais dados permanecem públicos e quem garante a validade das entradas reais.

Embora o sistema de prova em si possa ser matematicamente sólido, o produto que o envolve pode falhar. Compreender apenas os aspectos matemáticos é insuficiente e, para a maioria dos usuários, os riscos práticos descritos abaixo são mais significativos do que a própria criptografia.

A configuração confiável é o risco mais incompreendido. Nem sempre é um obstáculo intransponível, mas é uma premissa real. Os usuários devem saber se um projeto depende de um protocolo de configuração, de uma configuração específica do circuito ou de um projeto de prova transparente.

O custo de uma prova pode centralizar silenciosamente um sistema. Se apenas alguns operadores conseguirem gerar provas com rapidez suficiente, a rede pode verificar os resultados a um custo baixo, mesmo dependendo de infraestrutura especializada para produzi-los. Isso é algo que qualquer ZK-Rollup ou rede de computação que se declare descentralizada deveria levar em consideração.

As declarações de privacidade devem ser lidas com atenção. Uma ferramenta pode ocultar os valores das transações, mantendo os endereços públicos, ou anonimizar um aplicativo, mas ainda revelar a elegibilidade do validador, ou definir um intervalo de saldo, deixando a atividade e o tempo da carteira totalmente visíveis. Por exemplo, ao negociar criptomoedas, você pode presumir que sua privacidade está completamente garantida.

Alegações de computação quântica também aparecem no marketing de ZK. Alguns sistemas descrevem propriedades pós-quânticas, mas isso não significa que todos os ativos, carteiras, pontes ou aplicativos conectados à rede ZK estejam protegidos contra futuros ataques criptográficos. É importante entender que a proteção de criptomoedas exige uma abordagem abrangente.

O primeiro passo é definir exatamente o que é a ferramenta: trata-se de uma carteira de privacidade, uma solução de rollup, um token, um sistema de identidade, uma página de prova de reservas ou uma infraestrutura para desenvolvedores? Simplesmente chamá-la de "ZK" não responde a essa pergunta.

Use esta lista de verificação antes de vincular uma carteira, transferir fundos por meio de uma ponte ou comprar um token:

• Especifique a afirmação exata que a prova está verificando.
• Verifique quais dados permanecem públicos após a ativação da verificação periódica.
• Verifique a rede, a ponte e o endereço do contrato inteligente de forma independente.
• Verifique se o sistema de comprovação requer uma configuração confiável.
• Verifique se há um sequenciador central, emissor ou operador envolvido.
• Pagar tratamento de teste pequeno Antes de transferir fundos valiosos.
• Mantenha as frases de recuperação e os dispositivos de assinatura separados dos avisos do aplicativo.

Um gerenciamento cuidadoso da carteira é crucial, já que a maioria das ferramentas ZK exige uma interface ou conta de carteira para funcionar. Se você é novo na autocustódia e está prestes a interagir com um aplicativo ZK desconhecido, nosso artigo sobre as melhores carteiras de criptomoedas para iniciantes aborda as principais categorias e o que observar antes de conectar.

O suporte de exchanges é um ponto de verificação à parte. Uma plataforma centralizada pode listar um token vinculado ao ZK sem oferecer suporte a todas as soluções de rollup, endereços protegidos ou métodos de saque. Se você é novo no mercado de criptomoedas e está procurando ativos ZK, exchanges de criptomoedas voltadas para iniciantes oferecem informações sobre o que comparar em termos de taxas, segurança e ativos suportados. Para usuários que interagem com aplicativos DeFi baseados em rollup de ZK, as opções de exchanges descentralizadas (DEX) são mais relevantes.

Eis um fluxo de trabalho simples: Leia a declaração de comprovação de segurança do aplicativo, verifique a string e o endereço do contrato inteligente, teste em pequenas quantidades, nunca se inscreva em algo que você não reconheça e assuma que a privacidade é parcial até que a ferramenta informe exatamente o que está ocultando.