إثبات المعرفة الصفرية

1. إثبات المعرفة الصفرية: دليل شامل للمبتدئين

مقدمة

في عالم العملات المشفرة سريع التطور، تظهر باستمرار تقنيات جديدة تهدف إلى تعزيز الخصوصية و الأمان و قابلية التوسع. من بين هذه التقنيات، يبرز مفهوم "إثبات المعرفة الصفرية" (Zero-Knowledge Proof - ZKP) كأداة قوية ذات تطبيقات واسعة النطاق. هذه المقالة هي دليل شامل للمبتدئين يهدف إلى شرح هذا المفهوم المعقد بطريقة مبسطة، مع التركيز على أهميته في سياق العقود المستقبلية للعملات المشفرة والتقنيات المالية اللامركزية (DeFi).

ما هو إثبات المعرفة الصفرية؟

إثبات المعرفة الصفرية هو بروتوكول يسمح لطرف (المُثبِت) بإثبات صحة عبارة ما لطرف آخر (المُتحقق) دون الكشف عن أي معلومات إضافية بخلاف حقيقة أن العبارة صحيحة. بعبارة أخرى، يمكن للمُثبِت أن يقنع المُتحقق بأنه يعرف شيئًا ما، دون أن يكشف *ما* يعرفه.

تصور السيناريو التالي: لديك خريطة بها كهف مخفي. تريد إثبات لصديقك أنك تعرف كيفية الوصول إلى الكهف، ولكنك لا تريد أن تخبره بالضبط كيف. باستخدام إثبات المعرفة الصفرية، يمكنك الدخول إلى الكهف والخروج منه أمام صديقك، مما يثبت أنك تعرف الطريق، دون أن تكشف عن أي تفاصيل حول المسار الذي سلكته.

المكونات الرئيسية لإثبات المعرفة الصفرية

يتكون إثبات المعرفة الصفرية من ثلاثة مكونات رئيسية:

**الكمال (Completeness):** إذا كانت العبارة صحيحة، فإن المُثبِت الصادق يمكنه دائمًا إقناع المُتحقق.
**الصلاحية (Soundness):** إذا كانت العبارة خاطئة، فلا يمكن للمُثبِت الخادع أن يقنع المُتحقق باحتمالية كبيرة.
**الصفرية (Zero-Knowledge):** لا يتعلم المُتحقق أي شيء بخلاف حقيقة أن العبارة صحيحة.

كيف يعمل إثبات المعرفة الصفرية؟

هناك العديد من الطرق لتنفيذ إثبات المعرفة الصفرية، ولكن معظمها يعتمد على التفاعلات الرياضية المعقدة. أحد الأمثلة الكلاسيكية هو بروتوكول "علي بابا والكهف".

في هذا البروتوكول، يوجد كهف على شكل حلقة مع مدخلين. يمتلك علي بابا كلمة مرور لفتح باب سري في منتصف الحلقة. يريد علي بابا إثبات لصديقه أنه يعرف كلمة المرور، دون الكشف عنها.

1. يطلب علي بابا من صديقه الانتظار خارج الكهف. 2. يدخل علي بابا إلى الكهف ويختار أحد المدخلين بشكل عشوائي. 3. يطلب علي بابا من صديقه أن يصرخ إما "المدخل الأيسر" أو "المدخل الأيمن". 4. يخرج علي بابا من المدخل الذي طلبه صديقه.

إذا لم يكن علي بابا يعرف كلمة المرور، فإنه سيكون لديه فرصة 50٪ فقط للخروج من المدخل الصحيح. ومع ذلك، إذا كرروا هذه العملية عدة مرات، فإن احتمال أن يتمكن علي بابا من الخداع يقل بشكل كبير. بعد عدد كافٍ من التكرارات، يمكن لصديق علي بابا أن يكون واثقًا بنسبة عالية جدًا من أن علي بابا يعرف كلمة المرور.

أنواع إثبات المعرفة الصفرية

هناك نوعان رئيسيان من إثبات المعرفة الصفرية:

**إثبات المعرفة الصفرية التفاعلي (Interactive Zero-Knowledge Proof):** يتطلب هذا النوع من الإثبات تفاعلاً مباشرًا بين المُثبِت والمُتحقق، كما هو موضح في مثال علي بابا والكهف.
**إثبات المعرفة الصفرية غير التفاعلي (Non-Interactive Zero-Knowledge Proof - NIZK):** لا يتطلب هذا النوع من الإثبات تفاعلاً مباشرًا. يقوم المُثبِت بإنشاء إثبات يمكن التحقق منه بواسطة أي شخص دون الحاجة إلى مزيد من التواصل. غالبًا ما يتم تحقيق ذلك باستخدام تقنيات مثل التوقيعات الرقمية.

تطبيقات إثبات المعرفة الصفرية في العملات المشفرة

تتمتع تقنية إثبات المعرفة الصفرية بالعديد من التطبيقات في مجال العملات المشفرة، بما في ذلك:

**الخصوصية:** يمكن استخدام إثبات المعرفة الصفرية لإخفاء تفاصيل المعاملات على سلسلة الكتل، مثل المرسل والمستقبل والمبلغ. Zcash هي عملة مشفرة بارزة تستخدم تقنية zk-SNARKs (نوع من إثبات المعرفة الصفرية) لتوفير معاملات خاصة.
**قابلية التوسع:** يمكن استخدام إثبات المعرفة الصفرية لإنشاء حلول توسيع نطاق مثل ZK-Rollups، والتي تسمح بمعالجة عدد كبير من المعاملات خارج سلسلة الكتل، ثم إثبات صحتها بشكل جماعي على السلسلة الرئيسية.
**الأمن:** يمكن استخدام إثبات المعرفة الصفرية لتعزيز أمان العقود الذكية من خلال التحقق من صحة العمليات الحسابية دون الكشف عن البيانات الحساسة.
**الامتثال:** يمكن استخدام إثبات المعرفة الصفرية لإثبات الامتثال للوائح دون الكشف عن المعلومات الخاصة. على سبيل المثال، يمكن للمستخدم إثبات أنه يبلغ من العمر 18 عامًا أو أكثر دون الكشف عن تاريخ ميلاده الفعلي.