ゼロ知識証明（ZKP）とは？

Davidが世界最高のスパゲッティボロネーゼのレシピを持っているとしましょう。しかし、Johnはそのレシピの詳細を知ることなく、Davidが本当にレシピを持っているかを確認したいと考えています。ここで役立つのが、ゼロ知識証明（ZKP）です。ZKPを使えば、デビッドはレシピを一切公開しなくても、それを持っていることを証明できるのです。

ゼロ知識証明（ZKP）の仕組み

1. 暗号化パラメータとアルゴリズムの合意：証明者（David）と検証者（John）は、共通の暗号化パラメータとアルゴリズムに合意します。

2. 暗号コミットメント：証明者は、レシピの詳細を明かさずに、その存在を証明するための暗号的なコミットメントを生成します。

3. ランダムな課題：検証者が証明者に対し、ランダムな課題を出します。

4. 回答生成：証明者は、コミットされた内容に基づき、課題に対する適切な応答を生成します。

5. 検証：検証者は回答を確認し、課題とコミットメントが整合しているかを確認することで、証明の正当性を検証します。

　これらのステップは何度も繰り返すことができ、最終的に高い信頼性をもって証明が成立します。ZKPは、基本的にコミットメント、課題、回答という3つのフェーズで成り立っています。

ゼロ知識証明（ZKP）の重要性

　ゼロ知識証明が注目される理由は、プライバシーとスケーラビリティにあります。現在、多くのシーンでプライバシー保護が求められており、一方で透明性も重視されています。特に大手企業によるデータ収集が進む中、匿名性やデータの保護が必要な場面が増えています。ZKPは、こうしたプライバシーと透明性のバランスを取るための技術となっています。

ゼロ知識証明（ZKP）の種類

 

1. ZK-SNARKs（Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge）

• 証明者と検証者が一切の相互作用を行わずに、簡潔な証明を生成します。楕円曲線暗号を使用し、信頼できるセットアップが必要です。   

2. ZK-STARKs（Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge）  

• SNARKsと似ていますが、楕円曲線の代わりにハッシュ関数を利用します。信頼できるセットアップを不要とし、量子コンピュータに対する耐性も備えています。

ゼロ知識証明（ZKP）の応用

　ZKPは、プライバシーとスケーラビリティを両立できることから、金融分野から投票システムに至るまで、幅広い分野で活用されています。例えば、ZK Rollupsはイーサリアム上でトランザクションをオフチェーンで処理し、スケーラビリティを向上させつつ、高いセキュリティを維持する技術として注目されています。

ZK Rollupsとは？

　ZK Rollupsは、イーサリアムや他のブロックチェーンにおけるレイヤー2のスケーリングソリューションで、トランザクション処理能力を大幅に向上させ、手数料の削減やブロックチェーンの混雑を緩和します。この技術は、トランザクションをオフチェーンで集約し、zk-SNARKを使ってコンパクトな証明を生成し、それをブロックチェーン上に記録することで機能します。

 ZK Rollupsの仕組み

1. トランザクションの集約：多くのトランザクションをオフチェーンで集め、一つのデータ構造にまとめます。これにより、メインチェーンで処理されるデータ量が減り、混雑が緩和されます。

2. zk-SNARKの生成：集約されたトランザクションの正当性を証明するために、zk-SNARKが生成されます。これにより、トランザクションの詳細を公開することなく、正当性が保証されます。

3. メインチェーンでの検証：生成された証明がメインチェーンに送信され、それが正当なものであるかが検証されます。検証が成功すると、これらのトランザクションによる状態遷移がブロックチェーン上で反映され、台帳が更新されます。

2024年注目のZK Rollupプロジェクト

1. zkSync: イーサリアムのスケーリングソリューションで、トランザクション速度とコストの問題を解決します。

2. Linea: ConsenSysのzkEVM技術を活用したイーサリアム向けのスケーリングソリューションです。

3. Starknet: zk-rollupを使用してイーサリアムのトランザクション速度とコストの問題を改善します。

4. Polygon zkEVM: イーサリアムのガス代とトランザクションスピードの問題に対応するレイヤー2ソリューションです。

5. Scroll: zk-rollup技術を活用したイーサリアムのレイヤー2プロジェクトです。

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