Perustiedot
10
maalis
zero knowledge

Sivusto sisältää affiliate-linkkejä. Bitcoinkeskus voi olla oikeutettu kompensaatioon, jos vierailet yhteistyökumppaneiden sivuilla linkkiemme kautta. Saat lisätietoja mainoksista info-sivulta.

Mikä on ZK (Zero-Knowledge) teknologia?

ZK (Zero-Knowledge) -teknologia on noussut kryptovaluuttojen maailmassa merkittäväksi puheenaiheeksi. Se tarjoaa uudenlaisen tavan validoida transaktioita ilman yksityiskohtien paljastamista. Tämä teknologia mahdollistaa informaation olemassaolon todistamisen ilman, että itse dataa tarvitsee näyttää, parantaen näin verkon käyttäjien yksityisyyttä. ZK-teknologia koostuu erilaisista osa-alueista, kuten zkEVM ja ZK-Rollups, jotka edistävät teknologian yhteensopivuutta ja tehokkuutta lohkoketjujen skaalautuvuudessa.

Mikä on ZK-teknologia?

ZK (Zero-Knowledge) -teknologia on yksi tämän hetken kuumimmista aiheista kryptovaluuttojen maailmassa. ZK tarkoittaa nollatietotodisteisiin perustuvaa teknologiaa. Kyse on proseduurista, jolla lohkoketjuun tallennetut transaktiot varmennetaan.

ZK-teknologian avulla transaktiot voidaan varmentaa paljastamatta niiden koko sisältöä verkon validaattoreille. ZK:n avulla voidaan todistaa tietyn informaation olemassaolo, vaikka data ei olisi julkisesti nähtävissä.

Käytännön esimerkki reaalimaailmasta. Ajattele tilannetta, jossa sinun täytyisi todistaa oma ikäsi henkilökortin avulla. Normaalisti näyttäisit henkilökorttia, jolloin tiedon tarkistaja näkee ikäsi sekä kaiken muun henkilökortin informaation. ZK-teknologia mahdollistaa sen, että validaattori voi varmentaa ikäsi näkemättä henkilökorttisi sisältöä.

ZK-teknologia on näin ollen parannus verkon käyttäjien yksityisyyteen. Se eroaa perinteisestä transaktioiden varmennustavasta, jossa validaattorit saavat kaiken transaktioiden datan haltuunsa. ZK-teknologian avulla tämä ei ole enää tarpeen.

ZK-teknologia koostuu kokonaisuuksista nimeltään zkEVM ja ZK-Rollups. Ne vaikuttavat ZK-teknologian yhteensopivuuteen (interoperability) ja transaktioiden käsittelytapaan. ZK-Rollupsien sisällä on myös kaksi erilaista transaktioiden varmentamistapaa, jotka ovat nimeltään zk-SNARK ja zk-STARK.

ZK-teknologian edut

ZK-teknologia tarjoaa lukuisia eri etuja perinteisiin transaktioiden varmentamistapoihin verrattuna. Näitä ovat esimerkiksi:

  • Tietosuoja: ZK-teknologian ansiosta yksityisten ja arkaluonteisten tietojen käsittely lohkoketjussa on mahdollista paljastamatta tietoja kolmansille osapuolille. Tämä parantaa lohkoketjujen tietosuojaa ja mahdollistaa uusien käyttötapausten kehittämisen.
  • Skaalautuvuus: Lohkoketjujen skaalautuvuus on ollut jo vuosia tärkeä puheenaihe krptovaluuttamarkkinoilla. ZK-teknologia voi auttaa omalta osaltaan parantamaan lohkoketjujen skaalautuvuutta. ZK-teknologia nimittäin mahdollistaa transaktioiden aiempaa nopeamman ja tehokkaamman todentamisen.
  • Turvallisuus: ZK-teknologian ansiosta myös sitä hyödyntävien lohkoketjujen turvallisuus parantuu. ZK-teknologia nimittäin salaa transaktioiden tiedot, joten validaattorit ja muut verkon osapuolet eivät näe niitä. Tämä tekee lohkoketjuun tehtävistä hyökkäyksistä vaikeampia, koska hyökkääjien on vaikeampi saada itselleen tietoa lohkoketjussa suoritettavien transaktioiden sisällöstä.

ZK tarjoaa ennennäkemättömän tavan luoda skaalautuva mutta käyttäjien yksityisyyttä suojeleva lohkoketju.

Miten zk-SNARK ja zk-STARK eroavat?

ZK-teknologia pitää sisällään kaksi erilaista kryptografista todistejärjestelmää. Ne määrittelevät sen, miten transaktiot varmennetaan. Nämä todistejärjestelmät ovat nimeltään zk-SNAR ja zk-STARK. Seuraavaksi perehdytään hieman tarkemmin näihin kahteen termiin ja pohditaan miten ne eroavat toisistaan käytännössä.

Lyhenne ZK-SNARK tulee sanoista Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge. ZK-SNARK on kryptografinen todistusjärjestelmä, joka mahdollistaa toisen osapuolen (todistajan) vakuuttavan toiselle osapuolelle (varmentajalle), että hänellä on tietty tieto ilman yksityiskohtien paljastamista. Lohkoketjun käyttäjät voivat todistaa suorittaneensa transaktion ilman transaktion yksityiskohtien (lähettäjä, vastaanottaja, osoitteet jne.) paljastamista.

Lyhenne ZK-STARK tulee puolestaan sanoista Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. ZK-STARK:issa korostuu nimensä mukaisesti erityisesti sen skaalautuvuus ja läpinäkyvyys. Mikäli transaktion varmennus vaatii suuremman datamäärän käsittelyä, ovat ZK-STARKit nopeampia luomaan ja tarkistamaan todisteita.

ZK-STARKit voivat käsitellä zk-SNARK:iin verrattuna eksponentiaalisesti suurempia tietomääriä vain asteittain pidennetyllä vahvistus-ajalla. ZK-SNARK:in kohdalla läpinäkyvyys tulee etenkin esille siten, että ne hyödyntävät julkisesti todennettavissa olevaa satunnaisuutta luodakseen jaetun avaimen, jota tarvitaan nollatietovarmuuteen.

ZK-STARK on skaalautuva ja läpinäkyvä todistusjärjestelmä. Se pystyy käsittelemään kerralla suuria määriä tietoa. Toisaalta, se tuottaa yleensä monimutkaisempia todisteita kuin aiemmin mainittu zk-SNARK.

Monimutkaisemmat todisteet vaativat luonnollisesti myös monimutkaisemman transaktion varmennusprosessin. Tästä johtuen ZK-STARK voi johtaa ZK-SNARK:ia suurempiin transaktiokustannuksiin.

Zk-SNARK ja ZK-STARK eroavat toisistaan myös turvallisuusnäkökulmasta tarkasteltuna. Siinä missä ZK-SNARK pohjautuu olemassa oleviin kryptografisiin oletuksiin, perustuu ZK-STARK uudempaan, aiempaa matemaattisempaan lähestymistapaan.

Molemmille mekanismeille on olemassa omat tarpeensa ja ominaisuuksiensa perusteella ne myös soveltuvat hieman erilaisiin käyttötarkoituksiin.

ZK-Rollups

ZK-Rollups edustaa Ethereumin Layer 2 -skaalautuvuusratkaisuja, jotka tuovat merkittävän parannuksen lohkoketjujen suorituskykyyn ja käyttäjien yksityisyyteen. Zk-Rollups pitää sisällään kaksi eri tapaa transaktioiden varmentamiseen. Nämä ovat yllä mainitut ZK-SNARK ja ZK-STARK. Näiden välillä on eroja tehokkuudessa, turvallisuudessa ja monimutkaisuudessa, mutta lähtökohtaisesti ne molemmat tarjoavat huomattavan parannuksen lohkoketjujen skaalautuvuuteen ja suorituskykyyn.

ZK-Rollups mahdollistaa transaktioiden käsittelyn Ethereumin pääverkon päälle rakennetussa lohkoketjussa ennen niiden tallentamista suuremmissa ryhmissä Ethereumin lohkoketjuun. Perustuen nollatietotodisteeseen, ZK-Rollups sallii tapahtumien tarkistamisen ilman, että itse tapahtuman sisältöä tarvitsee paljastaa.

ZK-Rollups-teknologian myötä käyttäjät saavat entistä paremman yksityisyyden suojan. Tämä tarkoittaa, että transaktiot voidaan suorittaa turvallisesti ja luottamuksellisesti ilman, että transaktioiden kaikki yksityiskohdat ovat julkisesti nähtävissä. Vaikka ZK-Rollups tarjoaa paremman yksityisyydensuojan, sen varmennusprosessi on hieman monimutkaisempi kuin toisessa suositussa skaalautuvuusratkaisussa nimeltään Optimistic Rollups.

Optimistic Rollupsit keskittyvät omassa toiminnassaan nopeaan ja yksinkertaiseen transaktioiden käsittelyprosessiin. ZK-Rollupsit puolestaan soveltuvat paremmin tilanteisiin, jotka vaativat korkeamman tason yksityisyyttä ja turvallisuutta. ZK-Rollups-teknologian transaktioiden varmennusprosessin monimutkaisuus vaikuttaa hieman omalta osaltaan myös sen skaalautuvuuteen kilpailijoihin verrattaessa.

Vaikka ZK-Rollups ei vielä ole laajasti käytössä kryptovaluuttamaailmassa, sen potentiaali on kiistaton. Useat merkittävät projektit Polygon etunenässä kehittelevät tällä hetkellä omia Zk-Rollups-teknologiaan perustuvia lohkoketjujaan, mikä voi edistää merkittävästi ZK-teknologian leviämistä ja hyväksyntää. Näin ollen ZK-Rollups-teknologia voi olla seuraava suuri trendi Layer 2 -maailmassa. ZK-Rollupsien suosion kasvu heijastuisi suoraan sitä hyödyntävien lohkoketjujen kehitykseen ja käyttäjäkokemukseen.

zkEVM

Layer 2 -skaalautuvuusratkaisua voidaan kutsua EVM-yhteensopivaksi, jos se pystyy suorittamaan Ethereum-ympäristöihin luodut ohjelmat ilman, että sen alla olevaa älysopimuksen logiikkaa muutetaan. Tämä tekee Layer 2 -skaalautuvuusratkaisuista yhteensopivan olemassa olevien Ethereumin älysopimusten, token-standardien ja kehitystyökalujen kanssa.

EVM-yhteensopivuus on keskeisessä roolissa Layer 2- skaalautuvuusratkaisujen menestyksen näkökulmasta, sillä se mahdollistaa Ethereumin Solidity-ohjelmointikielen tuntevien kehittäjille keinon rakentaa erittäin skaalautuvia sovelluksia käyttäen samoja luotettavia työkaluja, joihin he ovat jo aiemmin tottuneet. Lisäksi myös muiden EVM-yhteensopivien hajautettujen sovellusten siirtäminen EVM-yhteensopivasta alustasta toiseen on huomattavasti helpompaa, kuin sovellusten, jotka eivät ole EVM-yhteensopivia.

zkEVM-yhteensopivuus viittaa siihen, että lohkoketjussa, joka tukee ZK-pohjaisia sovelluksia, olisi mahdollista suorittaa samoja älysopimuksia kuin Ethereumissa ja muissa EVM-yhteensopivissa lohkoketjuissa. Tämä avaa omalta osaltaan ovet ZK-pohjaisten sovellusten potentiaalin täysimittaiseen hyödyntämiseen Ethereumin lohkoketjussa. zkEVM ei ole kuitenkaan aivan mikään täysin uusi teknologinen innovaatio kryptovaluuttojen maailmassa, sillä markkinoiden ensimmäinen zkEVM-yhteensopiva lohkoketju julkaistiin Polygonin toimesta jo vuonna 2022.

Tässä kohtaa on kuitenkin hyvä huomioida, että ZK-teknologiaa on mahdollista hyödyntää myös ilman, että se on EVM yhteensopivaa. EVM-yhteensopivuus avaa kuitenkin ZK-teknologialle täysin uudenlaisia ovia ja mahdollistaa sen adaptaation voimakkaan kasvun.

ZK-teknologia ja privaattikryptovaluutat

ZK-teknologiaan tutustuessa nousee väistämättä mieleen ajatus, että ovatko ZK-teknologiaa omassa toiminnassaan hyödyntävät kryptovaluutat viime vuosien aikana paljon julkisuutta saaneen Moneron kaltaisia privaattikryptovaluuttoja. ZK-teknologia on lähtökohtaisesti soveltamistavoiltaan hyvin laaja-alainen tekninen viitekehys ja sitä on mahdollista soveltaa useilla eri tavoilla eri kryptovaluuttaprojektien erilaiset intressit huomioiden. ZK-teknologiaa hyödyntävät kryptovaluutat eivät siis ole automaattisesti Moneron kaltaisia privaattikryptovaluuttoja.

Suurin osa tänä päivänä markkinoilla olevista ZK-teknologiaa hyödyntävistä kryptovaluutoista eivät hyödynnä ZK-teknologiaa niin, että se mahdollistaisi käyttäjien täydellisen anonymiteetin. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että vaikka tiettyjä transaktioita voidaan suojata ZK-teknologiaa hyödyntämällä, voi kuitenkin lohkoketjun itsensä tarjoama yksityisyydensuoja vaihdella hyvinkin paljon. Useimmiten ZK-teknologian käytön taustalla ei ole tavoitteena tehdä sitä hyödyntävistä kryptovaluutoista täysin anonyymejä.

Vaikka ZK-teknologia tarjoaa vahvan yksityisyyden suojan, on tärkeää huomata, että sen tehokkuus voi vaihdella riippuen siitä, miten sitä käytetään ja toteutetaan käytännössä. ZK-teknologiaa onkin mahdollista hyödyntää halutessaan niin yksittäisten transaktioiden yksityiskohtien salaamiseen, kuin myös täysiverisen privaattikryptovaluutan kehittämiseen. Paras esimerkki ZK-teknologiaa hyödyntävästä privaattikryptovaluutasta on Zcash, joka hyödyntää omassa toiminnassaan ZK-SNARK-teknologiaa täysin anonyymien transaktioiden mahdollistamiseksi. Zcashin yksityisyyden tason voidaankin nähdä olevan samalla tasolla mitä markkinoiden tunnetuimmalla privaattikryptovaluutalla, Monerolla.

Lähtökohtaisesti on kuitenkin hyvin epätodennäköistä, että useimmat ZK-teknologiaa hyödyntävät kryptovaluutat lähtisivät hyödyntämään kyseistä teknologiaa tavalla, joka mahdollistaisi käyttäjille Moneron ja Zcashin kaltaisen anonymiteetin. Tämä johtaisi todennäköisesti tilanteeseen, jossa viranomaiset ottaisivat kyseisen krypton omien sääntelytoimiensa kohteeksi ja tämän kaltaista tilannetta useimmat kryptovaluuttaprojektit haluavat välttää omassa toiminnassaan viimeiseen asti.

Polygon

Zk-teknologiaa hyödyntävistä skaalautuvuusratkaisuista puhuttaessa ei voi missään nimessä jättää huomioimatta Polygonia. Polygon (MATIC) on ollut jo pitkään yksi kryptovaluuttamarkkinoiden merkittävimmistä Layer 2 -ratkaisuista. Polygon tarjoaa skaalautuvuusratkaisuja, jotka mahdollistavat nopeiden ja edullisten transaktioiden suorittamisen, kuitenkaan samalla turvallisuudesta tinkimättä.

Polygonilla on myös oma natiivitokeninsa MATIC, jota on mahdollista hyödyntää verkon transaktiomaksuissa ja verkon ylläpitotyössä eli steikkauksessa.

Polygon on ollut jo vuosia yksi ZK-teknologian hyödyntämisen keskeisimmistä pioneereista. Konkreettisin esimerkki tästä saatiin vuoden 2022 heinäkuussa, jolloin Polygon saavutti tärkeän virstanpylvään esittelemällä ensimmäisenä kryptovaluuttaprojektina zkEVM-yhteensopivan alustan. Vuoden 2022 heinäkuusta lähtien Polygonin zkEVM-ratkaisu onkin ollut keskeinen osa Polygonin laajempaa skaalautuvuusinfrastruktuuria. Polygonin vanavedessä myös useat muut kryptovaluuttaprojektit ovat viime vuosien aikana ryhtyneet tarjoamaan zkEVM-pohjaisia ketjuja.

Alla on kuva Polygonin sivuilta. Lue lisää osoitteesta polygon.technology/polygon-zkevm.

polygon zkevm

Polygon hyödyntää tänä päivänä ZK-teknologiaa omassa toiminnassaan monin eri tavoin. Yksi keskeisimmistä tavoista on juurikin ZK-Rollupsien käyttö. Zk-Rollupseja hyödyntämällä on mahdollista siirtää transaktioiden käsittely ja varmentaminen pääketjusta erillisille sivuketjuille, samalla kun transaktiodata tallennetaan pääketjuun suurempina erinä. Tämän ansiosta on mahdollista suorittaa suuria määriä transaktioita nopeasti ja kustannustehokkaasti ilman, että pääketjun suorituskyky kärsii.

Polygonin kehitystyö on ollut viime vuosien aikana erittäin aktiivista. Tänä päivänä Polygon pystyykin tarjoamaan useita erilaisia skaalautuvuusratkaisuja, joista erinomaisena esimerkkinä toimii yllä esitelty ZK-teknologia. Polygonin suosio on ollut suurta etenkin Ethereum-pohjaisten sovellusten keskuudessa ja viime vuosien aikana lukuisat Ethereumista tutut hajautetut sovellukset ovat laajentaneet toimintaansa myös Polygonin päälle. Voidaankin sanoa, että Polygon toimii zkEVM yhteensopivan verkkonsa ansiosta erinomaisena ponnahduslautana hajautetuille sovelluksille, jotka haluavat hyödyntää ZK-teknologiaa omassa toiminnassaan.

Manta Network

Yksi suosituimmista ZK-teknologiaa hyödyntävistä kryptovaluuttaprojekteista on nimeltään Manta Network (MANTA). Manta Network onkin noussut viime aikoina raketin lailla markkinoiden suosituimpien ekosysteemien joukkoon. Manta Network pyrkii ratkaisemaan lohkoketjujen kohtaamia rajoituksia monimodulaarisella ekosysteemillä, joka koostuu kahdesta erillisestä lohkoketjuverkosta.

Alla on kuva Manta Networkin verkkosivuilta.

manta network

Manta Networkin tärkeimmät osat ovat Manta Pacific ja Manta Atlantic, jotka tukevat toiminnassaan Polkadotin ja Celestian tarjoamia teknologioita. Manta Networkin tavoitteena on tarjota kehittäjille skaalautuvia ja yksityisiä ZK-pohjaisia sovelluksia.

Manta Atlantic toimii Polkadotin parachainina, joka tarjoaa yksityisyyttä artikkelissakin aiemmin mainitun zk-SNARK-teknologian avulla. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että Manta Atlanticin käyttäjät voivat suorittaa transaktioita paljastamatta transaktioiden yksityiskohtia, kuten osoitteita tai transaktion summaa.

Manta Network tarjoaa Manta Atlanticin lisäksi myös toisen ZK-teknologiaa hyödyntävän verkon nimeltään Manta Pacific. Manta Pacific on zkEVM-yhteensopiva Layer 2 -lohkoketju, joka käyttää omassa toiminnassaan Celestian modulaarista lohkoketjua ja Polygonin CDK:ta parhaimman skaalautuvuuden saavuttamiseksi. Manta Pacific mahdollistaa EVM-yhteensopivien ZK-pohjaisten sovellusten kehittämisen alhaisilla transaktiokustannuksilla.

Manta Networkilla on myös oma hallintotoken nimeltään MANTA. Manta Networkin tavoitteena on tarjota monipuolinen ja turvallinen alusta ZK-pohjaisten sovellusten kehittämiseen, mikä tekee siitä kiinnostavan vaihtoehdon sekä kehittäjille että sijoittajille. Vaikka MANTA on noussut nopeasti sijoittajien keskuudessa suosituksi sijoituskohteeksi, sen menestys riippuu pohjimmiltaan sen kyvystä houkutella osaavia kehittäjiä.

Tämän lisäksi ZK-teknologiaa hyödyntävien kryptovaluuttaprojektien määrä on tasaisessa kasvussa, joten Manta Network tulee tulevaisuudessa kilpailemaan useiden muiden ZK-pohjaisten projektien kanssa.

Yhteenveto

ZK-teknologialla tarkoitetaan nollatietotodisteisiin (zero-knowledge) perustuvaa teknologiaa, joka tarjoaa useita merkittäviä etuja lohkoketjujen hyödyntämisessä.

ZK-teknologian vahvuudet liittyvät etenkin sen tarjoamaan yksityisyydensuojaan, skaalautuvuuteen ja turvallisuuteen. ZK-teknologiaa hyödyntämällä on mahdollista toteuttaa transaktioita ilman, että transaktioiden kaikki yksityiskohdat ovat julkisesti nähtävillä. Tällä on huomattavia vaikutuksia erityisesti transaktioiden tietoturvaan ja se mahdollistaakin lohkoketjuille jopa täysin uudenlaisia käyttötarkoituksia.

ZK-teknologian hyödyntämisen keskiössä on ZK-Rollups niminen kokonaisuus. ZK-Rollups-teknologia, jota käyttävät omassa toiminnassaan Polygonin ja Manta Networkin kaltaiset suositut projektit mahdollistaa transaktioiden käsittelyn nopeasti ja tehokkaasti Ethereumin pääverkon päälle rakennetussa lohkoketjussa. Tämän jälkeen transaktiot tallennetaan suuremmissa ryhmissä Ethereumin lohkoketjuun.

Zk-SNARK ja zk-STARK nimiset kryptografiset todistejärjestelmät puolestaan määrittelevät sen, kuinka ZK-Rollupsien sisällä transaktiot käytännössä varmennetaan. Viimeisimpänä, mutta ei suinkaan vähäisimpänä ZK-teknologian adaptaation keskiössä on myös termi nimeltään zkEVM, joka on keskeinen tekijä ZK-teknologian yhteensopivuudessa (interoperability) Ethereumin ekosysteemin kanssa.

ZK-teknologialla on potentiaalia mullistaa tulevaisuudessa tapa, jolla lohkoketjuja on mahdollista hyödyntää. Se voikin mahdollistaa lukuisten täysin uudenlaisten sovellusten kehittämisen, jotka vaativat toimiakseen ennen kaikkea yksityisyyden suojaa, skaalautuvuutta ja turvallisuutta. Yksi käyttötarkoitus tämän tyylisille sovelluksille voisi olla vaikkapa vaaleissa tapahtuvan äänestämisen digitalisointi ja tuominen lohkoketjun päälle.

ZK-teknologiaan liittyy kuitenkin mahdollisuuksien lisäksi myös haasteita, kuten teknologian monimutkaisuus ja kustannukset. Kokonaisuudessaan ZK-teknologia tarjoaa kuitenkin valtavan potentiaalin kryptovaluuttojen ekosysteemin kehittämisessä ja laajentamisessa täysin uudenlaisiin käyttötarkoituksiin.


Oletko jo tilannut Bitcoinkeskuksen uutiskirjeen? Jos et, niin klikkaa tästä ja liity postituslistalle! Tarjolla on joka viikko teknistä analyysia sekä katsauksia tärkeimpiin tapahtumiin!

Bitcoinkeskus

Bitcoinkeskus-käyttäjän artikkelit ovat sivuston taustalla olevan tiimin tuottamia. Bitcoinkeskuksen parissa työskentelee useita kryptovaluutoista kiinnostuneita henkilöitä. Mukana on myös vierailevia kirjoittajia, jotka eivät halua esiintyä omalla nimellään. Bitcoinkeskuksen pääanalyytikko on Antti Hyppänen.