Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge
Zk-SNARKs (wat staat voor Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) is een geavanceerde cryptografische technologie die de privacy waarborgt bij cryptocurrency-transacties op de blockchain. Met deze techniek kunnen gebruikers transacties verifiëren zonder hun privacy op te offeren. Zk-SNARKs is een vorm van zero-knowledge proof, een wiskundig concept waarbij een partij kan bewijzen dat ze bepaalde informatie kennen, zonder daadwerkelijk de inhoud van die informatie te onthullen. Met andere woorden: zero-knowledge proofs maken het mogelijk om informatie te verifiëren, zonder alle details bekend te maken.
Wat zijn de voordelen van het gebruik van zk-SNARKs binnen blockchainnetwerken?
Zorgen bij regelgevers en financieel toezichthouders
Nieuwe Europese crypto wetgeving
Privacy-coins
Zk-SNARK’s worden veel gebruikt door privacy-coins zoals bijvoorbeeld Monero (XMR), Zcash (ZEC), Pirate Chain (ARRR), Horizen (ZEN), Komodo (KMD) en BitcoinZ (BTCZ), om de privacy van hun gebruikers te beschermen. Met zk-SNARKs kunnen deze privacy-coins transacties verifiëren zonder de afzender, ontvanger of transactiebedragen bekend te maken aan het publiek. Doordat cryptovaluta die zk-SNARKs gebruiken een zeer hoog niveau van anonimiteit en privacy bieden, kan dit bijdragen aan de bevordering van een bredere adoptie ervan onder investeerders.
Hoe werkt zk-SNARKs?
De werking van zk-SNARKs is vrij complex, maar in essentie stelt het een bewijzende partij (de prover) in staat om een bewijs te genereren dat aantoont dat een bepaalde bewering juist is, zonder de exacte details van die bewering prijs te geven. De verifiërende partij (de verifier) kan dit bewijs vervolgens verifiëren zonder enige interactie met de prover, waardoor deze technologie ‘non-interactief’ wordt. Het bewijs wordt gegenereerd door middel van een complex wiskundig proces.
Voorbeeld:
Emma (de prover) wil 3 eenheden van een bepaalde privacy-coin naar Daan (de verifier) sturen. Met zk-SNARKs kan ze een bewijs genereren dat laat zien dat ze het recht heeft om 3 eenheden van die desbetreffende coin naar Daan te verzenden. Daarbij worden Daans identiteit en het precieze transactiebedrag niet onthuld. Wanneer Daan het bewijs controleert, dan wordt alleen bevestigd dat het bewijs geldig is voor het uitvoeren van die transactie. Er worden echter géén persoonlijke gegevens van Emma of Daan bekend gemaakt. Dankzij zk-SNARKs kunnen Emma en Daan dus veilig en vertrouwd transacties met elkaar uitvoeren, zonder zich zorgen te hoeven maken over hun financiële privacy.
Wat zijn de voordelen van het gebruik van zk-SNARKs binnen blockchainnetwerken?
Het gebruik van zk-SNARKs biedt onder meer de volgende voordelen:
Meer privacy
Een van de meest belangrijke voordelen van zk-SNARKs is het behoud van privacy. Gebruikers kunnen transacties uitvoeren zonder hun identiteit of de transactiebedragen bekend te maken. Veel mensen vinden dat hun financiële gegevens persoonlijk en privé zijn. Ze willen niet dat hun uitgaven, inkomsten of transactiegeschiedenis voor iedereen toegankelijk zijn. Het behoud van privacy stelt hen in staat om hun financiën te beheren, zonder dat anderen hun activiteiten kunnen volgen. Bovendien bieden geanonimiseerde transacties een betere bescherming tegen identiteitsdiefstal.
Identiteitsdiefstal
Openbare transacties in traditionele financiële systemen kunnen gevoelige informatie onthullen over gebruikers, wat kan leiden tot identiteitsfraude. Bovendien kunnen privacy-coins helpen bij het voorkomen van doelgerichte reclame. Wanneer transactiegegevens openbaar zijn, dan kunnen adverteerders en bedrijven deze informatie gebruiken om gerichte advertenties te tonen aan gebruikers. Veel mensen willen echter niet dat hun transacties worden gebruikt voor reclamedoeleinden en geven daarom de voorkeur aan anonieme transacties.
Bedrijfsgeheimen
Bedrijven kunnen behoefte hebben aan private transacties om hun bedrijfs- en handelsgeheimen te beschermen. Het openbaar worden van privacygevoelige informatie kan concurrenten in de kaart spelen. Cryptocurreny’s die gebruikmaken van zk-SNARKs bieden de mogelijkheid voor het uitvoeren van anonieme zakelijke transacties.
Bescherming tegen surveillance en censuur
De afgelopen jaren zijn er talloze nieuwe surveillance-technologieën ontwikkeld. CCTV-camera’s zijn alomtegenwoordig en ook bij vrijwel elke woning hangt een deurbel met camera. Ook gezichtsherkenning- en spraakherkenningstechnologieën worden steeds vaker en op steeds meer plaatsen toegepast. Deze technologieën gebruiken biometrische gegevens om individuen te identificeren op basis van unieke gezichts- en spraakkenmerken. Daarbij wordt gebruikgemaakt van zeer geavanceerde algoritmen en kunstmatige intelligentie (AI). Gezichts- en spraaktechnologie worden vaak geïntegreerd in beveiligingscamera’s om personen nauwkeurig te volgen en te identificeren. Daarnaast maken overheden ook volop gebruik van satellietbewaking, IMSI-catchers, internet surveillance, location tracking en social media-monitoring om mensen scherp in de gaten te houden.
Data mining en profiling
Overheden kunnen zo grote hoeveelheden communicatiegegevens en metadata verzamelen en deze vervolgens snel en efficiënt analyseren, om gedragspatronen en mogelijke bedreigingen te identificeren. Het gebruik van dit soort surveillancetechnieken gaat gepaard met de nodige ethische en privacykwesties. Deze grootschalige data mining-systemen en profiling-technieken maken een enorme inbreuk op de persoonlijke levenssfeer van mensen. Het kan leiden tot een gevoel van voortdurende observatie en het verlies van persoonlijke vrijheid.
Discriminatie en uitsluiting
Bovendien kunnen al die verzamelde gegevens gemakkelijk worden misbruikt om mensen te chanteren, te stalken of te bedreigen. Wanneer deze gevoelige gegevens in verkeerde handen terechtkomen, kan dit leiden tot identiteitsdiefstal of financiële fraude. Daarnaast kunnen data mining en profiling leiden tot stereotypering, discriminatie en uitsluiting op basis van persoonlijke kenmerken (zoals ras, geslacht, seksuele geaardheid, handicap, leeftijd of religie). Dit kan leiden tot een onrechtvaardige behandeling van mensen in verschillende aspecten van het leven, zoals werk, huisvesting en onderwijs.
Beperking van vrijheid van meningsuiting
Het gevoel dat men constant in de gaten wordt gehouden, kan leiden tot zelfcensuur en beperking van de vrijheid van meningsuiting. Mensen kunnen terughoudend zijn om hun ideeën en overtuigingen te uiten uit angst voor repercussies. Overheden kunnen surveillancetechnologieën misbruiken om politieke dissidenten, journalisten en activisten te controleren en te onderdrukken. Dit kan de democratische waarden en mensenrechten in gevaar brengen.
Minder vertrouwen in technologie
De ontwikkelingen van nieuwe geavanceerde maar vooral complexe technologieën (zoals AI) gaan momenteel razendsnel. Dit kan ertoe leiden dat mensen niet meer begrijpen hoe complexe informatiesystemen werken en wat er precies met hun persoonlijke gegevens gebeurt. Als mensen zich niet meer veilig voelen en geen controle meer hebben over hun persoonlijke en financiële gegevens, dan kan dit het vertrouwen in digitale (overheids)diensten ernstig aantasten. Door het gebruik van geavanceerde surveillancetechnologieën kunnen data mining en profiling plaatsvinden, zonder voldoende transparantie en verantwoording. Dit kan leiden tot machtsmisbruik en gebrek aan controle over hoe gegevens precies worden gebruikt. Landen die bekend staan om hun verregaande surveillance en censuur zijn onder andere China, Rusland, Turkije, Iran, Saudi-Arabië en Noord-Korea. Privacy-coins die gebruikmaken van zk-SNARKs maken financiële transacties mogelijk, zonder dat ze kunnen worden gecontroleerd door deze brute regimes.
Schaalbaarheid
Zk-SNARKs stellen blockchainnetwerken in staat om grote hoeveelheden data samen te vatten in korte bewijzen (proofs), waardoor de verificatie van de informatie efficiënter wordt en de schaalbaarheid van het netwerk verbetert. Met zk-SNARKs kunnen complexe transacties en berekeningen worden samengevat in zeer compacte proofs. Dat betekent dat de hoeveelheid gegevens die in iedere transactie moet worden opgenomen sterk wordt verminderd, waardoor de transactiegrootte kleiner wordt en de doorvoer van transacties toeneemt. De verificatie van zk-SNARK-bewijzen is veel sneller in vergelijking met de traditionele verificatie van volledige transactiegegevens. Het vereist minder rekenkracht en tijd om de bewijzen te controleren, waardoor de verwerkingssnelheid van transacties op het blockchainnetwerk wordt verhoogd.
Minder opslagruimte
Dankzij zk-SNARKs kunnen meerdere transacties worden gebundeld in één enkel bewijs. Hierdoor kunnen meerdere transacties tegelijkertijd worden verwerkt en geverifieerd, wat de algehele doorvoer van het netwerk vergroot. Aangezien zk-SNARKs de hoeveelheid data die in een blockchainnetwerk wordt opgeslagen verkleind, leidt dit tot een vermindering van de benodigde opslagruimte. Dit helpt om de blokgrootte en de groei van de blockchain te beperken.
Off-chain oplossingen
Zk-SNARKs kunnen ook worden gebruikt in off-chain oplossingen (zoals bijvoorbeeld layer 2-schalingsoplossingen), om privacy te bieden zonder alle gegevens op de blockchain op te slaan. Dit vermindert de belasting van de hoofdblockchain (mainchain) en draagt bij aan de schaalbaarheid. Layer 2-oplossingen zijn technieken en protocollen die worden gebruikt om de schaalbaarheidsproblemen van blockchainnetwerken aan te pakken. Ze werken bovenop het originele (oorspronkelijke) blockchain-protocol, dat meestal als layer 1 (laag 1) wordt aangeduid. Het voornaamste doel van layer 2-oplossingen is om meer transacties te kunnen verwerken en de prestaties van het netwerk te verbeteren, zonder de hoofdblockchain te overbelasten. Er zijn verschillende layer 2-oplossingen zoals bijvoorbeeld Sidechains, Rollups, Plasma, State channels en Payment channels. Sommige van deze layer 2-technologieën bieden ook mogelijkheden om geavanceerde smart contract-functionaliteit te implementeren, zonder de beperkingen van de mainchain.
Verhogen van de transactiesnelheid
Het vermogen van zk-SNARKs om complexe berekeningen te bewijzen zonder alle details te onthullen, heeft belangrijke implicaties voor de schaalbaarheid van blockchain-ecosystemen. Door de gegevensbewerking te verminderen en efficiëntere verificatie mogelijk te maken, kunnen zk-SNARKs bijdragen aan het verhogen van de transactiesnelheid, het verminderen van de transactiekosten en het bevorderen van een bredere adoptie van blockchaintechnologie.
Veiligheid
Door de complexiteit van zk-SNARKs wordt het voor malafide partijen bijna onmogelijk om het blockchainnetwerk te compromitteren of valse informatie te verstrekken. Doordat er een wiskundig bewijs moet worden aangeleverd wordt het voor criminelen veel moeilijker om valse transacties te creëren of te manipuleren, zonder de benodigde geldige bewijzen. Zk-SNARKs biedt dan ook een effectieve bescherming tegen ‘double-spending’, een situatie waarbij een cryptocurrency twee keer wordt uitgegeven. Door een hoog niveau van anonimiteit en fraudepreventie te bieden, vergroten zk-SNARKs de veiligheid tegen criminelen en dragen ze bij aan een betere bescherming van financiële en persoonlijke informatie van gebruikers. In navolging van zk-SNARKs werd ook het zogenaamde ‘zk-STARKs‘ protocol ontwikkeld. Dit privacy-protocol biedt een aantal extra voordelen op het gebied van schaalbaarheid. Tevens kent zk-STARKs een grotere flexibiliteit bij het behandelen van complexe proofs.
Zorgen bij regelgevers en financieel toezichthouders
Zk-SNARKs biedt een flink aantal voordelen op het gebied van privacy en beveiliging, maar deze technologie roept ook een aantal zorgen op bij regelgevers en financieel toezichthouders. Transacties met privacy-coins kunnen immers niet worden getraceerd en gebruikers kunnen moeilijk worden geïdentificeerd. De hoge mate van anonimiteit die zk-SNARKs bieden, maakt dat ze erg populair zijn onder criminelen. Zij kunnen deze crypto-activa gebruiken voor allerlei illegale activiteiten, zoals het witwassen van geld, het uitvoeren van illegale transacties, belastingontduiking en het financieren van terrorisme. Alle financiële instellingen (zoals banken en handelsbeurzen) moeten voldoen aan de strenge anti-witwas– en know-your-customer (KYC)-voorschriften, om financiële misdrijven te voorkomen en de integriteit van het financiële systeem te waarborgen. Technologieën zoals zk-SNARKs maken het moeilijker om deze voorschriften toe te passen, omdat de gebruikersidentiteit en transactiegegevens niet volledig zichtbaar zijn.
Nieuwe Europese crypto wetgeving
De privacy-aspecten van zk-SNARKs maken het echter moeilijk voor de belastingdienst om transacties bij te houden en ervoor te zorgen dat alle betrokken partijen hun belastingverplichtingen nakomen. Dit leidt tot uitdagingen bij het innen van belastingen en het handhaven van eerlijke belastingregels. Door het grensoverschrijdende karakter van blockchaintechnologie en crypto-activa kunnen regelgevers in verschillende landen, verschillende standpunten hebben over de acceptatie en het gebruik van zk-SNARKs. Het ontbreken van een internationale consensus over deze geavanceerde cryptografische technieken, kan leiden tot complexe juridische kwesties en uitdagingen bij het afdwingen van regels wereldwijd. De Europese Unie werkt op dit moment aan nieuwe wet- en regelgeving voor cryptovaluta. Het is echter nog niet precies duidelijk welke gevolgen deze nieuwe regels zullen hebben voor privacy-coins, die gebruikmaken van zk-SNARKs of andere privacy-protocollen.
Conclusie
Zk-SNARKs is een geavanceerde, baanbrekende, cryptografische technologie, die de privacy bij het uitvoeren van transacties binnen blockchainnetwerken waarborgt. Door middel van complexe wiskunde kunnen gebruikers bewijzen dat hun transacties geldig zijn, zonder hun persoonlijke gegevens of transactie-informatie te onthullen. De mogelijkheid om transactiegegevens te verifiëren zonder alle details bloot te geven, biedt gebruikers een hoge mate van anonimiteit en beveiliging. En hoewel er op het gebied van de regulering van zk-SNARKs nog veel onzekerheden zijn, is deze techniek een krachtig en betrouwbaar instrument, dat de toekomst van op privacy-gerichte blockchain-ecosystemen vormgeeft.
Op de hoogte blijven van de ontwikkelingen op het gebied van blockchaintechnologie? Meld je dan nu aan voor de blogpost!