zk snark

ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) é uma tecnologia de destaque na criptografia que permite a uma parte (o provador) demonstrar à outra (o verificador) que uma determinada afirmação é verdadeira, sem revelar qualquer informação para além da própria validade da afirmação. Nos ecossistemas de blockchain e de criptomoedas, os ZK-SNARK tornaram-se fundamentais para garantir a privacidade das transações, aumentar a escalabilidade e validar cálculos realizados fora da cadeia. Recorrendo a princípios matemáticos, esta tecnologia torna os processos de verificação complexos mais sucintos e eficientes, mantendo as propriedades de zero conhecimento e oferecendo uma solução inovadora para equilibrar privacidade e transparência nas tecnologias blockchain.

Antecedentes: Origem do ZK-SNARK

Os fundamentos conceptuais dos ZK-SNARK remontam à década de 1980, quando as provas de zero conhecimento foram introduzidas como conceito teórico pelos criptógrafos Shafi Goldwasser, Silvio Micali e Charles Rackoff. Contudo, o ZK-SNARK como implementação específica foi desenvolvido em 2012 por um grupo de investigadores, incluindo Alessandro Chiesa, Eran Tromer, Eli Ben-Sasson, entre outros.

O desenvolvimento desta tecnologia decorreu em várias fases essenciais:

Fase inicial de investigação: A transição das provas teóricas de zero conhecimento para implementações práticas demorou quase 30 anos
Período de avanços técnicos: Entre 2012-2014, os investigadores criaram as primeiras construções viáveis de ZK-SNARK
Aplicação em blockchain: Em 2016, a Zcash tornou-se o primeiro projeto de grande escala a implementar ZK-SNARK em blockchain para transações totalmente anónimas
Otimização e expansão: Desde 2018 até ao presente, os investigadores têm melhorado continuamente o desempenho dos ZK-SNARK, reduzindo os requisitos de configuração de confiança e ampliando os cenários de aplicação

O desenvolvimento e a aplicação dos ZK-SNARK impulsionaram significativamente as soluções de proteção da privacidade em blockchain, abrindo novas possibilidades para criptomoedas de privacidade, soluções de escalabilidade e verificação de smart contracts.

Mecanismo de Funcionamento: Como funcionam os ZK-SNARK

O princípio de funcionamento dos ZK-SNARK assenta em bases matemáticas e criptográficas complexas, com o mecanismo central dividido em várias etapas principais:

Conversão do problema computacional: A afirmação a provar é convertida numa representação de circuito algébrico
Transformação polinomial do problema: O circuito algébrico é transformado num sistema de restrições polinomiais (geralmente um Quadratic Arithmetic Program ou QAP)
Configuração de confiança (Geração da sequência de referência comum): É gerada uma sequência de referência comum que serve como parâmetro base para a prova e a verificação
Geração da prova: O provador utiliza entradas privadas e a sequência de referência comum para gerar uma prova compacta
Verificação da prova: O verificador compara relações matemáticas específicas entre a prova e as entradas públicas para validar a prova

Os ZK-SNARK apresentam três propriedades fundamentais:

Zero conhecimento: O verificador não consegue extrair informação adicional da prova para além da veracidade da afirmação
Compacidade: A prova gerada é extremamente pequena, normalmente apenas algumas centenas de bytes, e a verificação é muito rápida
Não interatividade: Depois de o provador gerar a prova, não há necessidade de interação adicional com o verificador para finalizar a verificação

Na prática, os ZK-SNARK são utilizados em blockchain para validar a exatidão de cálculos complexos enquanto protegem dados sensíveis, como detalhes de transações, identidades de utilizadores ou estados de smart contracts.

Riscos e Desafios dos ZK-SNARK

Apesar das suas vantagens, a tecnologia ZK-SNARK enfrenta múltiplos desafios e riscos:

Riscos de configuração de confiança
- Exige entidades de confiança ou computação multipartidária para gerar parâmetros iniciais
- Se o processo de geração dos parâmetros for comprometido, existe o risco de provas fraudulentas
- Caso os materiais aleatórios do processo não sejam totalmente destruídos, podem ser explorados por agentes maliciosos
Complexidade técnica
- Elevada dificuldade de implementação, complexidade na auditoria de código, e maior risco de vulnerabilidades
- Requer conhecimentos avançados de criptografia por parte dos programadores
- Dificuldade dos utilizadores em compreender e validar os mecanismos de segurança
Requisitos de recursos computacionais
- O processo de geração das provas é intensivo em termos computacionais e consome muitos recursos
- Aplicação limitada em dispositivos móveis ou ambientes com poucos recursos
- Possíveis limitações de desempenho em ambientes de larga escala
Ameaças da computação quântica
- Implementações de ZK-SNARK baseadas em problemas de logaritmo discreto podem ser vulneráveis com o avanço da computação quântica
- É necessário desenvolver esquemas de prova de zero conhecimento resistentes à computação quântica
Desafios regulatórios
- Transações totalmente privadas podem entrar em conflito com requisitos de combate ao branqueamento de capitais e de KYC (Conheça o Seu Cliente)
- Jurisdições distintas têm diferentes abordagens às tecnologias de privacidade por encriptação, podendo limitar o âmbito de aplicação

Para superar estes desafios, surgiram alternativas como ZK-STARK (que não requer configuração de confiança) e Bulletproofs (sem configuração de confiança mas com provas maiores), enquanto os investigadores continuam a otimizar o desempenho e a segurança dos ZK-SNARK.

A tecnologia ZK-SNARK representa um avanço relevante para a criptografia e para as blockchain, e apesar dos seus desafios, o seu valor na proteção da privacidade e na escalabilidade permanece elevado. Com o amadurecimento e otimização da tecnologia, prevê-se que os ZK-SNARK venham a assumir um papel central em cenários de aplicação mais amplos, proporcionando capacidades reforçadas de proteção da privacidade nos ecossistemas blockchain.

Partilhar

Glossários relacionados

Venda massiva

Dumping designa a venda acelerada de volumes substanciais de ativos de criptomoeda num curto período. Esta ação conduz habitualmente a quedas expressivas de preço, manifestadas através de aumentos súbitos do volume de negociação, descidas acentuadas das cotações e mudanças abruptas no sentimento do mercado. Este fenómeno pode ocorrer por pânico generalizado, notícias negativas, fatores macroeconómicos ou vendas estratégicas por grandes investidores (“baleias”). Representa uma fase disruptiva, mas recorrente

Desencriptar

A descodificação consiste em transformar dados cifrados no seu formato original legível. No âmbito das criptomoedas e da tecnologia blockchain, esta operação criptográfica é essencial e, em geral, requer uma chave específica — como uma chave privada — para que apenas utilizadores autorizados possam aceder a informações protegidas, assegurando a segurança do sistema. Existem dois tipos principais de descodificação: simétrica e assimétrica, cada uma relacionada com diferentes mecanismos de cifragem.

Commingling

O termo commingling designa a prática através da qual plataformas de negociação de criptomoedas ou serviços de custódia agregam e gerem os ativos digitais de vários clientes numa única conta ou carteira. Embora mantenham registos internos que distinguem a titularidade individual, estes ativos são depositados em carteiras centralizadas sob o controlo direto da instituição, e não diretamente pelos clientes na blockchain.

cifra

Um algoritmo de criptografia é uma técnica de segurança que transforma texto simples em texto encriptado através de operações matemáticas. Utiliza-se em blockchain e criptomoedas para proteger a segurança dos dados, validar transações e criar mecanismos de confiança descentralizada. Os tipos mais comuns incluem funções de hash (como SHA-256), criptografia assimétrica (como criptografia baseada em curvas elípticas) e métodos de assinatura digital (como ECDSA).

Definição de Anonymous

O anonimato constitui uma característica central no ecossistema da blockchain e das criptomoedas. Permite que os utilizadores protejam os seus dados pessoais ou informação de identidade contra a identificação pública durante transações ou interações. No contexto da blockchain, o anonimato apresenta-se em vários graus, desde o pseudonimato até ao anonimato total, dependendo das tecnologias e protocolos utilizados.