Доказательства с нулевым разглашением: конфиденциальность в блокчейне
Доказательства с нулевым разглашением (ZKP) — одно из самых важных криптографических новшеств в блокчейн-технологиях. Они позволяют одной стороне (доказывающей, prover) доказать другой стороне (проверяющей, verifier), что утверждение истинно, не раскрывая никакой информации, кроме самого факта истинности утверждения.
В контексте блокчейна ZKP одновременно решают две фундаментальные задачи: конфиденциальность (доказать, что вы соответствуете условиям, не раскрывая свои данные) и масштабируемость (проверять тысячи транзакций одним доказательством). Эти возможности меняют принципы работы блокчейнов: ZK-технологии лежат в основе сетей Layer 2 нового поколения, приложений с сохранением приватности и комплаентных систем идентификации.
По состоянию на 2026 год технологии нулевого разглашения перешли из академических исследований в промышленные системы, обрабатывающие активы на миллиарды долларов. В этом руководстве объясняется концептуальная работа ZKP, их ключевые применения, ведущие реализации и дальнейшие направления развития технологии.
Понимание доказательств с нулевым разглашением
Концепция
Представьте, что вы хотите доказать другу, что знаете комбинацию от сейфа, но не хотите сообщать саму комбинацию. В физическом мире вы могли бы открыть сейф у него на глазах: он увидит, что вы знаете комбинацию, но ничего не узнает о ней самой.
Доказательства с нулевым разглашением работают по схожему принципу, но с математической строгостью. ZKP должны удовлетворять трем свойствам:
- Полнота (Completeness): если утверждение истинно и обе стороны следуют протоколу, проверяющий убедится.
- Корректность/надежность (Soundness): если утверждение ложно, ни один нечестный доказывающий не сможет убедить проверяющего в обратном (кроме пренебрежимо малой вероятности).
- Нулевое разглашение (Zero-knowledge): если утверждение истинно, проверяющий не узнает ничего, кроме факта его истинности.
Простая аналогия: друг с дальтонизмом
Рассмотрим классический пример: у вас есть два шарика — один красный, другой зеленый, — а ваш друг страдает дальтонизмом. Он не может различить эти шарики. Вы хотите доказать, что шарики разных цветов, не раскрывая, какой именно шарик какого цвета.
Протокол:
- Друг держит по одному шарику в каждой руке.
- Он убирает руки за спину и либо меняет шарики местами, либо оставляет как есть (это его выбор, скрытый от вас).
- Он снова показывает вам шарики.
- Вы говорите, поменял он их местами или нет.
Если бы шарики были одного цвета, вы бы угадывали случайно (вероятность 50%). После повторения 20 раз вероятность угадывать верно каждый раз по чистой удаче — меньше одной миллионной. Если вы стабильно отвечаете правильно, друг убеждается, что шарики разного цвета, но по-прежнему не знает, какой из них красный, а какой зеленый.
Как это работает математически
Реальные ZKP используют продвинутую математику (криптография на эллиптических кривых, полиномиальные commitments и др.), а не физические демонстрации. На высоком уровне:
- Доказывающий преобразует утверждение в математическую схему (набор ограничений, которые должны выполняться).
- Доказывающий вычисляет доказательство — компактный математический объект, кодирующий, что ограничения выполнены.
- Проверяющий проверяет доказательство алгоритмом верификации. Эта проверка быстрая (намного быстрее, чем повторное выполнение вычислений) и ничего не раскрывает о базовых данных.
Красота ZKP в асимметрии: генерация доказательства вычислительно затратна, а проверка чрезвычайно быстра и дешева.
Типы доказательств с нулевым разглашением
zk-SNARKs
Succinct Non-interactive Argument of Knowledge
- Succinct: доказательства маленькие (несколько сотен байт) и быстро проверяются.
- Non-interactive: не требуется обмен сообщениями туда-сюда. Доказывающий создает доказательство, проверяющий его проверяет.
- Argument of Knowledge: доказывающий показывает, что знает определенную информацию, а не просто что утверждение истинно.
zk-SNARKs — самая широко внедренная система ZKP в блокчейне. Им нужен trusted setup — одноразовая церемония, генерирующая публичные параметры для создания и проверки доказательств. Если секретная случайность из setup не будет корректно уничтожена, ее теоретически можно использовать для создания ложных доказательств.
Современные trusted setup-церемонии включают сотни или тысячи участников, и система безопасна, пока хотя бы один участник честно уничтожил свой секрет. Церемония Powers of Tau в Zcash и последующая церемония Sapling — известные примеры.
Используют: Zcash, zkSync, многие реализации ZK-rollup.
zk-STARKs
Scalable Transparent Argument of Knowledge
- Scalable: генерация доказательств масштабируется почти линейно с размером вычислений.
- Transparent: trusted setup не нужен — все параметры генерируются из публичной случайности.
zk-STARKs новее, чем zk-SNARKs, и дают преимущество в отсутствии trusted setup (убирая это доверительное допущение). Однако STARK-доказательства больше по размеру, чем SNARK-доказательства (десятки килобайт против сотен байт), что означает более высокую стоимость on-chain верификации.
Используют: StarkNet, StarkEx (движок dYdX, Immutable X и других).
PLONK и его варианты
PLONK (Permutations over Lagrange-bases for Oecumenical Noninteractive arguments of Knowledge) — универсальная и обновляемая система zk-SNARK. Ей нужен trusted setup, но setup универсальный (подходит для любой схемы, а не только одной конкретной программы) и обновляемый (новые участники могут со временем усиливать безопасность).
PLONK и его варианты (TurboPLONK, UltraPLONK, Halo 2) стали популярны благодаря гибкости и эффективности. Многие современные ZK-системы построены на схемах, производных от PLONK.
Таблица сравнения
| Свойство | zk-SNARKs | zk-STARKs | PLONK |
|---|---|---|---|
| Trusted Setup | Да (для конкретной схемы или универсальный) | Нет | Да (универсальный, обновляемый) |
| Размер доказательства | ~200-300 bytes | ~50-200 KB | ~400-800 bytes |
| Время верификации | Очень быстрое | Быстрое | Очень быстрое |
| Время генерации | Быстрое | Быстрое (хорошо масштабируется) | Быстрое |
| Устойчивость к постквантовым атакам | Нет (большинство вариантов) | Да | Нет (большинство вариантов) |
| Зрелость | Наиболее зрелая | Растущая | Широко внедрена |
ZK-Rollups: масштабирование блокчейнов
Крупнейшее практическое применение ZKP в 2026 году — ZK-rollup: решения масштабирования Layer 2, использующие доказательства с нулевым разглашением для резкого увеличения пропускной способности блокчейна при наследовании безопасности базового Layer 1 (обычно Ethereum).
Как работают ZK-Rollup
- Пакетирование транзакций: ZK-rollup собирает сотни или тысячи транзакций off-chain.
- Исполнение off-chain: оператор rollup исполняет все транзакции и вычисляет новое состояние.
- Генерация доказательства: создается ZK-доказательство, математически подтверждающее корректность нового состояния.
- Публикация в L1: доказательство и сжатые данные транзакций публикуются в Ethereum mainnet.
- Верификация: смарт-контракт Ethereum проверяет доказательство. Если оно валидно, обновление состояния принимается.
Поскольку верификация намного дешевле исполнения, ZK-rollup может обработать тысячи транзакций по цене одной проверки в L1 плюс публикация данных. Это дает снижение стоимости в 10-100 раз при сохранении гарантий безопасности Ethereum.
ZK-Rollup vs. Optimistic Rollup
| Характеристика | ZK-Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| Модель безопасности | Доказательство валидности (математика) | Fraud proof (период оспаривания) |
| Время вывода | Минуты (доказательство проверено) | 7 дней (окно оспаривания) |
| Стоимость вычислений | Выше (генерация доказательства) | Ниже (проверка только при споре) |
| Сжатие данных | Более эффективное | Менее эффективное |
| Совместимость с EVM | Улучшается (zkEVM) | Полная (с первого дня) |
| Текущие лидеры | zkSync, StarkNet, Scroll, Linea | Arbitrum, Optimism, Base |
Optimistic rollup (Arbitrum, Optimism, Base) доминировали на раннем этапе L2, потому что их было проще строить и они сразу дали полную совместимость с EVM. ZK-rollup сначала испытывали трудности с совместимостью EVM, но достигли огромного прогресса. В 2026 году ZK-rollup становятся все более конкурентоспособными, и многие ожидают, что в итоге они превзойдут optimistic rollup благодаря лучшим свойствам безопасности и более быстрой финализации.
Крупнейшие ZK-Rollup
zkSync Era: разработан Matter Labs, zkSync Era — полноценный zkEVM с поддержкой Solidity-смарт-контрактов. Использует доказательства на базе PLONK и привлек значительное развертывание DeFi.
StarkNet: создан StarkWare на базе zk-STARKs, StarkNet использует собственный язык программирования (Cairo) для написания смарт-контрактов. Хотя он не совместим с EVM напрямую, он предоставляет мощные нативные ZK-возможности и уже принят крупными проектами.
Scroll: zkEVM, нативный для Ethereum, стремящийся к эквивалентности EVM на уровне байткода. Подход Scroll делает совместимость приоритетом, поэтому существующим проектам Ethereum проще развертываться.
Linea: разработан Consensys (компания за MetaMask), Linea — zkEVM-rollup с глубокой интеграцией в экосистему Ethereum.
Polygon zkEVM: ZK-rollup от Polygon с эквивалентностью EVM и интеграцией в более широкую экосистему Polygon.
Применения для конфиденциальности
Помимо масштабируемости, ZKP дают мощные функции приватности, которые становятся все важнее в блокчейн-экосистеме.
Приватные транзакции
ZKP позволяют проводить транзакции, где отправитель, получатель и сумма скрыты, при этом корректность транзакции все равно доказывается (нет двойного расходования, баланс достаточный).
Zcash: пионер приватных криптовалютных транзакций. Shielded-транзакции Zcash используют zk-SNARKs, чтобы скрывать все детали транзакции, одновременно доказывая ее валидность.
Aztec Network: ZK-rollup в Ethereum с фокусом на приватность, позволяющий приватные DeFi-транзакции. Пользователи могут взаимодействовать с DeFi-протоколами, не раскрывая баланс и историю транзакций.
Tornado Cash: миксер-протокол (сейчас под санкциями в США), который использовал ZKP, чтобы разрывать on-chain-связь между адресами депозита и вывода. Его юридические проблемы подчеркнули регуляторное напряжение вокруг технологий приватности.
Приватная идентичность и учетные данные
ZKP позволяют избирательно раскрывать атрибуты личности:
- Доказать, что вам больше 18, не раскрывая возраст.
- Доказать, что вы гражданин конкретной страны, не раскрывая номер паспорта.
- Доказать, что у вас больше определенной суммы средств, не раскрывая точный баланс.
- Доказать, что у вас есть действительный credential (диплом, лицензия), не раскрывая организацию-эмитента.
Polygon ID: фреймворк self-sovereign identity, использующий ZKP для проверки credential. Пользователи могут доказывать утверждения о себе без раскрытия исходных данных.
WorldCoin/World ID: использует ZKP для проверки человечности (предотвращение Sybil-атак), не раскрывая личность пользователя.
Zupass: система credential на базе ZKP, изначально разработанная для сообщества Zuzalu; обеспечивает приватные билеты на мероприятия, членства и claims об идентичности.
Комплаентная приватность
Ключевое развитие 2026 года — «compliant privacy»: системы, сохраняющие приватность пользователя и одновременно удовлетворяющие регуляторные требования. ZKP позволяют:
- Избирательное раскрытие: доказать соблюдение требований, не раскрывая все детали. Например, доказать, что ваша транзакция не связана с санкционным адресом, не раскрывая источник средств.
- Аудируемая приватность: пользователи совершают приватные транзакции, но регуляторы со специальными ключами могут проводить аудит, когда это юридически необходимо.
- Proof of solvency: биржи и институты доказывают наличие достаточных резервов, не раскрывая детали отдельных счетов.
Такой подход снимает часть регуляторных опасений, сдерживавших внедрение технологий приватности, и одновременно сохраняет значимую приватность пользователей.
Технологии нулевого разглашения усиливают приватность, но безопасность вашего кошелька остается фундаментом. Никакая приватность транзакций не поможет, если ваша seed phrase скомпрометирована. Используйте SafeSeed Seed Phrase Generator, чтобы создать безопасную основу кошелька, и изучите вывод адресов с помощью нашего Key Derivation Tool, чтобы понять, как ZK-совместимые кошельки выводят ключи из вашей seed phrase.
ZK в DeFi
Приватный DeFi
ZKP позволяют участвовать в DeFi, не раскрывая всему миру вашу стратегию, портфель и торговые паттерны. Примеры:
- Приватные свопы: обмен токенов без того, чтобы боты фронт-раннинга видели вашу ожидающую транзакцию.
- Приватное кредитование: брать и выдавать займы, не раскрывая размер позиции.
- Приватное управление: голосовать в DAO, не раскрывая объем ваших токенов (shielded voting).
ZK-мосты
Кроссчейн-мосты могут использовать ZKP для верификации состояния между цепочками без доверенных посредников. Вместо доверия набору валидаторов, подтверждающих, что транзакция произошла в другой сети, ZK-мост генерирует доказательство с математической верификацией транзакции. Этот подход значительно безопаснее, чем мосты на базе multisig, которые становились целями крупнейших эксплойтов в истории DeFi.
ZK-оракулы
Оракулы с нулевым разглашением могут доказывать, что данные пришли из конкретного источника (например, сайта или API), не раскрывая полный набор данных и не требуя доверия к оператору оракула. Это открывает новые типы DeFi-приложений с верифицируемым доступом к off-chain-данным.
Технические сложности и прогресс
Время генерации доказательства
Генерация ZK-доказательств вычислительно дорога. Для сложных операций (например, полный блок Ethereum) доказательство может строиться от минут до часов. Это главный bottleneck производительности ZK-rollup.
Прогресс: аппаратное ускорение (кастомные ASIC и FPGA для ZK proving), более эффективные proof-системы (folding-схемы вроде Nova) и параллельная генерация существенно сократили время proving. Децентрализованные proving-сети распределяют вычислительную нагрузку между множеством машин.
Опыт разработчика
Написание ZK-схем требует специализированных знаний. Традиционные разработчики смарт-контрактов не могут просто перенести свой код в ZK-среду.
Прогресс: zkEVM позволяют писать обычный Solidity-код, который автоматически компилируется в ZK-схемы. Языки более высокого уровня (Cairo, Noir, o1js) упрощают прямую разработку ZK-приложений. Инструментарий заметно улучшился по сравнению с ранними годами.
Стоимость верификации
Проверка ZK-доказательств в Ethereum mainnet требует gas. Хотя это намного дешевле, чем исполнять все транзакции по отдельности, стоимость верификации все равно влияет на комиссии L2.
Прогресс: агрегирование доказательств (объединение нескольких доказательств в одно), рекурсивные доказательства (доказательства, проверяющие другие доказательства) и обновления протокола Ethereum (данные blob в EIP-4844) заметно снизили стоимость верификации.
Угроза квантовых вычислений
Большинство текущих систем zk-SNARK (на базе криптографии эллиптических кривых) теоретически уязвимы к квантовым компьютерам. zk-STARKs, использующие хеш-ориентированную криптографию, считаются устойчивыми к квантовым атакам.
Прогресс: постквантовые ZK-системы активно исследуются. Переход к квантово-устойчивым доказательствам — долгосрочный приоритет отрасли, хотя практические квантовые компьютеры, способные ломать текущую криптографию, ожидаются не раньше чем через десятилетие.
ZK-экосистема в 2026 году
ZK-аппаратное обеспечение
Специализированное железо для ZK proving стало заметной отраслью:
- ZK ASICs: специализированные чипы для генерации конкретных типов доказательств.
- ZK FPGAs: программируемое оборудование, которое можно оптимизировать под разные proof-системы.
- Децентрализованные proving-сети: протоколы, координирующие распределенную сеть provers и делающие ZK-вычисления доступными без необходимости владеть специализированным оборудованием.
ZK-сопроцессоры
ZK-сопроцессоры позволяют смарт-контрактам получать доступ к историческим данным блокчейна и проверять их без дорогих on-chain-вычислений. Проекты вроде Axiom и Herodotus дают смарт-контрактам возможность запрашивать и проверять любое историческое состояние или транзакцию, открывая новые сценарии приложений.
ZK Machine Learning (ZKML)
Новая область, где ZKP используются для доказательства, что модель машинного обучения выдала конкретный результат для заданного входа, не раскрывая веса модели и входные данные. Это позволяет делать верифицируемый AI inference on-chain с применениями в DeFi (проверяемые риск-модели), идентичности (приватная биометрия) и происхождении контента (доказательство, что изображение сгенерировано ИИ или нет).
Кроссчейн ZK-верификация
По мере развития мультичейн-экосистемы ZKP становятся стандартом кроссчейн-верификации состояния. Вместо доверия операторам мостов ZK-доказательства могут с математической строгостью подтверждать состояние одной сети в другой. Ожидается, что это значительно повысит безопасность кроссчейн-взаимодействий.
Как ZK-технологии влияют на вас
Даже если вы никогда напрямую не взаимодействуете с ZK-системами, они все сильнее влияют на ваш опыт использования блокчейна:
- Ниже комиссии за транзакции: ZK-rollup сжимают транзакции, снижая стоимость использования приложений на базе Ethereum.
- Более быстрая финализация: ZK-доказательства дают более быстрое подтверждение L2-транзакций по сравнению с optimistic rollup.
- Лучшие опции приватности: приложения с сохранением приватности дают вам больше контроля над on-chain-данными.
- Более надежные мосты: ZK-мосты снижают риск при кроссчейн-переводах активов.
- Верифицируемые вычисления: ZK обеспечивают минимизированную по доверию проверку off-chain-вычислений, расширяя возможности блокчейн-приложений.
FAQ
Нужно ли понимать математику, чтобы использовать ZK-технологии?
Нет. Для конечного пользователя ZK-технологии работают «под капотом». Использование ZK-rollup вроде zkSync ощущается так же, как любой другой блокчейн: вы подключаете кошелек, подтверждаете транзакции и обычно взаимодействуете с приложениями. ZK-доказательства генерируются и проверяются автоматически.
Безопасно ли использовать ZK-rollup?
ZK-rollup в production-сетях (zkSync, StarkNet, Scroll) уже годами обрабатывают реальную стоимость. Их безопасность основана на математике: пока proof-система корректна, rollup правильно валидирует все транзакции. Однако, как и в любой технологии, возможны ошибки реализации. Использование устоявшихся rollup с существенным TVL и историей аудитов снижает риск.
В чем разница между ZK-rollup и privacy coins?
ZK-rollup используют ZKP в первую очередь для масштабируемости — чтобы доказать корректное исполнение множества транзакций. Сами транзакции обычно публичны. Privacy coins (например, Zcash) используют ZKP для сокрытия деталей транзакций. Некоторые проекты (например, Aztec) совмещают оба подхода, используя ZK и для масштабируемости, и для приватности.
Сделают ли ZK-технологии блокчейн полностью приватным?
ZK дают избирательную приватность: пользователи могут выбирать, что раскрывать, а что оставлять скрытым. Полная приватность для всех транзакций технически возможна, но сталкивается с регуляторным сопротивлением. Тренд 2026 года — «compliant privacy»: приватность по умолчанию с механизмами регуляторного доступа там, где это юридически требуется.
Как ZK-rollup влияют на комиссии gas?
ZK-rollup резко снижают комиссии gas по сравнению с Ethereum mainnet. За счет пакетирования тысяч транзакций в одно доказательство, проверяемое в L1, стоимость на одну транзакцию падает до нескольких центов или ниже. Введение EIP-4844 (данные blob) в 2024 году дополнительно снизило стоимость публикации данных L2.
Можно ли подделать или взломать ZK-доказательства?
Если базовые математические допущения корректны и реализация верна, ZK-доказательства нельзя подделать. Свойство soundness гарантирует, что ложные утверждения нельзя доказать как истинные. Однако ошибки реализации или компрометация trusted setup (для SNARKs) теоретически могут позволить ложные доказательства. Поэтому аудит и длительное боевое тестирование критически важны.
Что такое trusted setup и стоит ли об этом беспокоиться?
Trusted setup — это одноразовая церемония генерации параметров, необходимых для некоторых ZK proof-систем (SNARKs). Если все участники церемонии честно уничтожат свои секретные входы, система безопасна. Современные церемонии включают тысячи участников — достаточно одного честного. Универсальные setup (на базе PLONK) можно переиспользовать и усиливать со временем. STARKs полностью обходятся без trusted setup.
Устойчивы ли ZK-доказательства к квантовым атакам?
zk-STARKs (используются в StarkNet) считаются квантово-устойчивыми, потому что опираются на хеш-функции, а не на эллиптические кривые. Большинство zk-SNARK не являются квантово-устойчивыми. Блокчейн-индустрия активно исследует постквантовые ZK-системы, хотя угроза квантовых вычислений не является ближайшей.