Wie Zero-Knowledge Proofs Unternehmen absichern.

Stellen Sie sich ein Verfahren vor, das nur nach den benötigten Informationen fragt, ohne dabei die eigentlichen Daten preiszugeben. ZKProofs (Zero Knowledge Proofs) ermöglichen es, zu beweisen, dass man über bestimmte Informationen verfügt, ohne diese Informationen selbst offenlegen zu müssen. Dies könnte revolutionäre Auswirkungen auf verschiedene Bereiche haben, in denen Datenschutz und Sicherheit von zentraler Bedeutung sind.

1.    Verifizierung ohne Offenlegung: Der Prover (Beweisführer) liefert Beweise, die den Verifier (Verifizierer) davon überzeugen, dass die Aussage wahr ist, ohne die zugrunde liegenden Daten zu enthüllen.

2.    Interaktive Protokolle: Der Prozess kann iterativ und interaktiv sein, wobei der Verifier dem Prover Herausforderungen stellt, die dieser korrekt beantworten muss.

3.    Sicherheit: Die Beweise müssen so gestaltet sein, dass sie keine Informationen über die zugrunde liegenden Daten preisgeben und auch bei mehreren Versuchen nicht nachgeahmt oder gefälscht werden können.

4.    Komplexität: Die Beweise sollten effizient und praktisch durchführbar sein, ohne übermäßige Rechenressourcen zu erfordern.

Ein typisches Beispiel für den Einsatz von ZKProofs ist die Authentifizierung. In herkömmlichen Systemen müssen Benutzer ihre Passwörter oder andere sensible Informationen eingeben, um ihre Identität zu bestätigen. Mit ZKProofs wäre es möglich, die Identität eines Benutzers zu verifizieren, ohne dass dieser sein Passwort direkt preisgibt. Dies reduziert das Risiko, dass Passwörter durch Hackerangriffe oder Phishing gestohlen werden.

Darüber hinaus könnten ZKProofs in Finanztransaktionen eingesetzt werden. Beispielsweise könnte ein Käufer nachweisen, dass er über ausreichende Mittel verfügt, um einen Kauf zu tätigen, ohne den genauen Betrag oder andere finanzielle Details offenzulegen. Dies könnte den Datenschutz in digitalen Transaktionen erheblich verbessern und gleichzeitig Betrug verhindern.

Ein interaktiver ZKProof, wie im Bild unten dargestellt, besteht aus einem iterativen Kommunikationsprozess zwischen dem Prover (Beweisführer) und dem Verifier (Verifizierer).

So läuft das ab: 

Der Verifier sendet eine neue Herausforderung (Challenge) an den Prover. Diese Herausforderung ist zufällig und variiert in jeder Runde des Protokolls.

Der Prover antwortet auf die Herausforderung mit einer Nachricht, die sowohl die Herausforderung als auch die Antwort enthält. Diese Antwort beweist dem Verifier, dass der Prover das notwendige Wissen besitzt, ohne dieses Wissen direkt preiszugeben.

Dieser Austauschprozess wird mehrere Male wiederholt, um die Glaubwürdigkeit des Beweises zu erhöhen.

Ein Non-Interactive Zero-Knowledge Proof besteht aus einem einmaligen Kommunikationsprozess zwischen dem Prover (Beweiser) und dem Verifier (Verifizierer), ohne dass mehrere Nachrichten hin- und hergeschickt werden müssen.

So läuft das ab:

Der Prover erstellt eine Nachricht (Response), die sowohl die Herausforderung (Challenge) als auch die Antwort enthält. Diese Nachricht wird einmalig an den Verifier gesendet.

Der Verifier überprüft die erhaltene Nachricht. Auf Basis dieser Überprüfung entscheidet er, ob die Aussage des Provers wahr (TRUE!) oder falsch (FALSE!) ist.

Insgesamt ist der Non-Interactive ZK Proof eine effiziente und einfache Möglichkeit, Zero-Knowledge Proofs zu erbringen, erfordert jedoch eine sorgfältige Handhabung des Setup-Prozesses, da sich beide Parteien im Vorfeld meist auf einen sogenannten „common reference string" (CRS) einigen müssen. 

Ein einfaches Beispiel für einen Zero-Knowledge Proof (zkProof) kann mit dem Spiel „Wo ist Waldo?“ veranschaulicht werden:

1.    Szenario: Der Prover (der Beweisführer) hat Waldo auf einem Wimmelbild gefunden, möchte dies dem Verifier (dem Verifizierer) beweisen, ohne die genaue Position von Waldo preiszugeben.

2.    Prozess:

• Der Prover erstellt eine große Pappscheibe, die größer ist als das Wimmelbild und ein kleines Loch enthält, das gerade groß genug ist, um Waldo durch das Loch sehen zu können.
• Der Verifier reicht dem Prover das Wimmelbild.
• Der Prover legt die Pappscheibe auf das Wimmelbild so, dass Waldo durch das Loch sichtbar ist.
• Der Verifier kann durch das Loch schauen und sieht Waldo, aber der Rest des Bildes ist durch die Pappscheibe verdeckt.
  
  

3.    Ergebnis: Der Verifier ist überzeugt, dass der Prover Waldo gefunden hat, ohne die genaue Position auf dem Wimmelbild zu kennen.

Zero-Knowledge Proofs bieten eine innovative und leistungsfähige Lösung für moderne Datenschutz- und Sicherheitsherausforderungen. Durch die Möglichkeit, Informationen zu verifizieren, ohne sie offenbaren zu müssen, revolutionieren sie die Art und Weise, wie wir Vertrauen und Integrität in digitalen und physischen Prozessen gewährleisten können.