Zero-Knowledge Proof (ZKP) là một phương pháp mật mã cho phép một bên (người chứng minh) chứng minh cho bên khác (người xác minh) rằng mình biết một thông tin nào đó mà không cần tiết lộ chính thông tin đó. Đây là một công nghệ có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo mật và bảo vệ quyền riêng tư trên Internet và các hệ thống tài chính, đặc biệt là trong lĩnh vực blockchain.

1. Tính hoàn chỉnh (Completeness): Nếu người chứng minh biết thông tin, họ có thể thuyết phục người xác minh.

2. Tính đúng đắn (Soundness): Nếu người chứng minh không biết thông tin, họ không thể thuyết phục người xác minh.

3. Tính không tiết lộ (Zero-Knowledge): Người xác minh không học được gì ngoài việc người chứng minh thực sự biết thông tin.

Giả sử bạn có mật khẩu để mở một cánh cửa bí mật, và bạn muốn chứng minh cho một người khác rằng bạn biết mật khẩu mà không cần tiết lộ mật khẩu. Điều này có thể được thực hiện như sau:

1. Tình huống: Bạn và người xác minh đứng trước một cánh cửa bí mật, cánh cửa này chỉ mở khi nhập đúng mật khẩu.

2. Quy trình:

   • Bạn đi vào một hành lang và đóng cửa lại phía sau. Người xác minh đứng bên ngoài và không thể nhìn thấy bạn.

   • Bạn nhập mật khẩu và mở cánh cửa, sau đó bước ra ngoài để người xác minh thấy rằng bạn đã mở được cánh cửa.

3. Kết quả: Người xác minh thấy rằng bạn đã mở được cánh cửa, từ đó chứng minh rằng bạn biết mật khẩu, nhưng bạn không cần tiết lộ mật khẩu đó.

Qua ví dụ này, người xác minh được thuyết phục rằng bạn biết mật khẩu mà không cần học bất cứ điều gì khác ngoài việc bạn biết thông tin đó.

Có hai loại chính của Zero-Knowledge Proof:

1. Interactive Zero-Knowledge Proof (Chứng minh tương tác): Quá trình chứng minh diễn ra thông qua nhiều lần tương tác giữa người chứng minh và người xác minh, trong đó người chứng minh thực hiện các hành động khác nhau để thuyết phục người xác minh.

2. Non-interactive Zero-Knowledge Proof (Chứng minh không tương tác): Người chứng minh chỉ cần cung cấp một bằng chứng một lần duy nhất, và bằng chứng này có thể được xác minh mà không cần tương tác trực tiếp giữa hai bên.

Giả sử bạn và người xác minh đứng trước một hang động có hai ngõ vào (A và B), và ở giữa có một cánh cửa chỉ có thể mở bằng một mật khẩu bí mật. Bạn muốn chứng minh với người xác minh rằng bạn biết mật khẩu mà không cần tiết lộ mật khẩu.

Quy trình:

1. Bạn chọn một ngõ (A hoặc B) và đi vào trong hang.

2. Người xác minh đứng ngoài và yêu cầu bạn đi ra từ một trong hai ngõ (A hoặc B). Nếu bạn biết mật khẩu, bạn có thể mở cánh cửa để đi ra theo yêu cầu của người xác minh.

3. Nếu bạn không biết mật khẩu, bạn chỉ có 50% cơ hội chọn đúng ngõ mà người xác minh yêu cầu.

Kết quả:

• Sau nhiều lần lặp lại quá trình này (ví dụ 10 lần), nếu bạn liên tục đi ra đúng ngõ mà người xác minh yêu cầu, người xác minh sẽ tin rằng bạn thực sự biết mật khẩu.

• Nếu bạn không biết mật khẩu, khả năng bạn may mắn đi đúng ngõ mọi lần sẽ giảm đi rất nhanh (chỉ 1/1024 sau 10 lần thử).

Thông qua ví dụ này, người xác minh được thuyết phục rằng bạn biết mật khẩu mà không cần tiết lộ bất kỳ thông tin nào về chính mật khẩu đó.

1. Blockchain và tiền điện tử:

   • Zcash: Một loại tiền điện tử sử dụng công nghệ zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), cho phép các giao dịch được xác minh mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về số tiền hay danh tính của các bên tham gia.

   • Ethereum: Đang tích hợp Zero-Knowledge Proof để tăng cường tính bảo mật và hiệu suất cho các giao dịch hợp đồng thông minh trên mạng lưới.

2. Xác thực danh tính:

   • ZKP cho phép chứng minh danh tính mà không cần tiết lộ thông tin cá nhân cụ thể. Ví dụ, bạn có thể chứng minh rằng bạn đủ tuổi hợp pháp để truy cập một dịch vụ mà không cần tiết lộ ngày sinh hoặc số CMND.

3. Bảo mật dữ liệu:

   • ZKP có thể giúp các bên chứng minh rằng họ có quyền truy cập vào một dữ liệu mà không cần chia sẻ dữ liệu đó. Điều này đặc biệt hữu ích trong các lĩnh vực như tài chính, y tế, nơi cần bảo mật cao.

4. Bỏ phiếu điện tử (E-voting):

   • ZKP có thể được sử dụng trong hệ thống bỏ phiếu điện tử để người bỏ phiếu có thể chứng minh rằng họ đã bỏ phiếu hợp lệ mà không cần tiết lộ nội dung lá phiếu của họ.

Zero-Knowledge Proof (ZKP) là một phương pháp chứng minh mạnh mẽ giúp bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật trong các hệ thống hiện đại. Nó cho phép một bên chứng minh mình biết một thông tin mà không cần tiết lộ thông tin đó, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như blockchain, bảo mật dữ liệu, và xác thực danh tính. Những ví dụ như cánh cửa bí mật và hang động bí ẩn giúp làm rõ nguyên lý của ZKP, mang lại một cái nhìn dễ hiểu về cách công nghệ này hoạt động.