Volubit.id — Zero Knowledge Proof (ZK Proof) merupakan inovasi penting dalam dunia kriptografi dan blockchain. Teknologi ini sudah banyak diadopsi dalam bentuk ZK Rollup, terutama di antara proyek layer 2 (L2) Ethereum. Adopsi ZK Proof membuka peluang besar untuk meningkatkan privasi dan keamanan dalam berbagai transaksi kripto.

Pengertian Zero Knowledge Proof

Zero Knowledge Proof adalah sebuah konsep kriptografi yang menyatakan satu pihak (Prover) bisa membuktikan kepada pihak lain (Verifier) bahwa suatu pernyataan benar, tanpa memberikan informasi tambahan selain fakta bahwa pernyataan itu benar.

ZK Proof bekerja berdasarkan prinsip bahwa Prover dapat memberikan bukti yang memadai kepada Verifier tanpa mengungkapkan data dasar yang membentuk bukti tersebut.

Contohnya, jika Prover ingin membuktikan bahwa mereka tahu password sebuah akun tanpa mengungkapkannya, mereka dapat menggunakan ZK Proof untuk menunjukkan bahwa mereka dapat menciptakan suatu hasil konkret, seperti membuka akun, yang hanya mungkin jika mereka tahu kata sandi tersebut.

Verifier, pada gilirannya, dapat memeriksa bukti tersebut dan memastikan bahwa Prover memang tahu password tanpa pernah melihat atau mengetahui password itu sendiri.

ZK Proof bekerja dengan tiga prinsip utama:

Completeness: Jika pernyataan itu benar dan Prover mengikuti protokol ZK Proof, maka Verifier akan yakin bahwa Prover mengetahui informasi tersebut.

Soundness: Jika pernyataan itu salah, maka tidak ada cara bagi Prover yang jujur untuk meyakinkan Verifier bahwa ia mengetahui informasi tersebut.

Zero-Knowledge: Jika pernyataan itu benar, Verifier tidak akan mendapatkan informasi tambahan selain fakta bahwa Prover mengetahui informasi tersebut.

Jenis-Jenis ZK Proof

Terdapat dua jenis utama ZK Proof, yaitu Interactive ZK Proof dan Non-Interactive ZK Proof.

1. Interactive ZK Proof

Dalam jenis ini, proses pembuktian melibatkan komunikasi bolak-balik antara Prover dan Verifier. Verifier mengajukan serangkaian pertanyaan kepada Prover, yang harus dijawab dengan cara yang membuktikan kebenaran klaim tanpa mengungkapkan informasi tambahan.

2. Non-Interactive ZK Proof (NIZK)

Dalam NIZK, tidak ada komunikasi bolak-balik. Prover membuat bukti yang dapat diverifikasi secara independen oleh Verifier tanpa perlu interaksi lebih lanjut. Bukti ini biasanya dihasilkan menggunakan algoritma khusus dan dapat diverifikasi oleh siapa saja yang memiliki kunci publik yang sesuai.

Lantaran NIZK lebih mudah diterapkan, banyak protokol yang tersedia saat ini masuk ke dalam kategori NIZK atau ZK Proof non-interaktif, contoh yang paling popular adalah ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) dan ZK-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge)

• ZK-SNARKs

ZK-SNARKs adalah jenis NIZK yang populer, memungkinkan bukti yang ringkas dan cepat diverifikasi tanpa interaksi antara prover dan verifier. Teknologi ini digunakan dalam berbagai platform blockchain seperti Zcash.

• ZK-STARKs

ZK-STARKs adalah pengembangan dari ZK-SNARKs, dengan fokus pada skalabilitas dan transparansi. ZK-STARKs tidak memerlukan trusted setup dan lebih cocok untuk aplikasi yang membutuhkan banyak transaksi.

Sejarah ZK Proof

Konsep kriptografi ZK Proof pertama kali diperkenalkan oleh Shafi Goldwasser, Silvio Micali (founder Algorand), dan Charles Rackoff pada awal 1980-an.

Dalam makalahnya ​​The Knowledge Complexity of Interactive Proof-System pada tahun 1985, mereka memperkenalkan konsep interaktif ini sebagai cara untuk membuktikan kepemilikan informasi tertentu tanpa mengungkapkan informasi itu sendiri.

Ide dasarnya adalah bahwa seorang Prover bisa meyakinkan seorang Verifier bahwa mereka mengetahui suatu rahasia tanpa benar-benar mengungkapkan rahasia tersebut. Konsep ini menjadi fondasi bagi banyak protokol keamanan di dunia digital.

Pada tahun 1990-an, konsep ZK Proof mulai diaplikasikan dalam berbagai skenario praktis, terutama dalam konteks sistem autentikasi dan privasi. Salah satu adopsi awal yang signifikan adalah dalam sistem identifikasi dan pembayaran elektronik, di mana aspek keamanan dan privasi menjadi sangat penting.

Para peneliti mulai mengembangkan berbagai variasi dari ZK Proof, termasuk ZK non interaktif, yang tidak memerlukan interaksi berulang antara Prover dan Verifier. Varian anyar ini membuatnya lebih efisien dan praktis untuk diterapkan dalam sistem digital modern.

Pada dekade berikutnya, perkembangan teknologi blockchain memberikan dorongan besar bagi adopsi ZK Proof. Inovasi ini membuka pintu bagi aplikasi lebih lanjut dalam bidang desentralisasi dan privasi, memperluas penggunaan ZK Proof ke dalam berbagai domain termasuk identitas digital, smart contract, dan sistem voting elektronik, serta meningkatkan keamanan dan privasi dalam transaksi digital.

Penggunaan ZK Proof dalam proyek kripto diawali dengan fokus pada peningkatan privasi dan anonimitas dalam transaksi digital, sesuatu yang kurang pada jaringan blockchain tradisional seperti Bitcoin. Salah satu proyek kripto pertama yang memanfaatkan ZK Proof secara signifikan adalah Zcash.

Zcash, yang diluncurkan pada tahun 2016, adalah proyek kripto pertama yang secara luas mengimplementasikan ZK-SNARKs. Teknologi ZK-SNARKs memungkinkan pengguna untuk melakukan transaksi yang sepenuhnya anonim dan terlindungi privasinya.

Dalam transaksi biasa, informasi seperti pengirim, penerima, dan jumlah transaksi biasanya tersedia untuk umum di blockchain. Namun, dengan ZK-SNARKs, Zcash bisa menyembunyikan informasi ini, hanya menyajikan bukti kriptografis bahwa transaksi itu valid tanpa mengungkapkan detailnya.

Setelah Zcash, beberapa proyek kripto lainnya juga mulai mengadopsi teknologi ZK Proof untuk meningkatkan privasi dan keamanan. Monero, misalnya, menggunakan teknik serupa untuk mencapai tujuan yang sama, meskipun dengan pendekatan teknologi yang berbeda (seperti ring signatures dan stealth addresses).

Sedangkan Algorand, yang didirikan oleh Silvio Micali pada tahun 2017, belum mengadopsi ZK Proof pada saat meluncurkan mainnetnya. Baru pada tahun 2021 Algorand mengumumkan bahwa mereka akan mengadopsi ZK-SNARKs sebagai bagian dari strategi mereka untuk meningkatkan skalabilitas dan privasi.

Selain itu, ekosistem Ethereum juga telah mulai mengeksplorasi penggunaan ZK Proof untuk meningkatkan skalabilitas dan privasi dalam jaringannya. Ethereum kini dikenal sebagai salah satu gudang inovator proyek yang menglgunakan ZK Proof, terutama L2.

Iluatrasi Sederhana ZK Proof

Bayangkan ada dua orang, Tatang (Prover) dan Bibin (Verifier) yang sedang bermain teka teki. Tatang ingin membuktikan kepada Bibin bahwa dia tahu kata sandi untuk sebuah pintu tanpa memberitahu kata sandi tersebut. Tatang bisa menunjukkan bahwa dia bisa membuka pintu tersebut dan kemudian menutupnya kembali. Dengan cara ini, Bibin bisa yakin bahwa Tatang tahu kata sandi tanpa harus mengetahui kata sandi itu sendiri.

Cara Kerja ZK Proof

Tatang ingin menukar sejumlah ETH dengan USDC di sebuah DEX di jaringan Layer 2. Tatang menggunakan ZK Proof untuk membuktikan bahwa dia memiliki cukup ETH untuk transaksi tanpa mengungkapkan saldo ETH-nya secara keseluruhan kepada DEX.

Prosesnya, Tatang yang juga berarti adalah Proover dalam transksi ini, “mengunci” jumlah ETH yang ingin ditukar dalam sebuah smart contract DEX. Dia kemudian menggunakan fungsi kriptografi untuk membuat nilai hash yang mewakili penguncian jumlah tersebut. Setelah itu, Tatang menggunakan protokol ZK-SNARKs untuk membuat bukti kriptografis yang menunjukkan bahwa nilai hash tersebut memang berasal dari penguncian jumlah ETH yang sesuai tanpa mengungkapkan saldo totalnya.

DEX sebagai Verifier kemudian memverifikasi bukti yang diberikan Tatang untuk memastikan bahwa Tatang benar-benar memiliki dan telah mengunci jumlah ETH yang diperlukan. Setelah verifikasi berhasil, transaksi swap token dapat dieksekusi dengan aman, menjaga privasi Tatang tetap terjaga.

Contoh Penggunaan ZK Proof dalam Proyek Kripto

ZK Proof kini sudah menjadi bagian tak terpisahkan dalam industri kripto. Ada banyak proyek yang mengadopsi teknologi ini terutama dalam mengeksekusi transaksi via Rolllup.

1. zkSync

zkSync menggunakan teknologi zk Rollup untuk meningkatkan skalabilitas dan mengurangi biaya transaksi. ZK Rollup bekerja dengan cara menggabungkan banyak transaksi off-chain menjadi satu transaksi on-chain. Validitas transaksi-transaksi ini dibuktikan menggunakan ZK-SNARKs.

2. Linea

Linea memanfaatkan ZK-SNARKs untuk menggabungkan dan memvalidasi transaksi off-chain dalam satu batch yang dikirim ke blockchain utama. Prinsip kerja ZK Proof Linea secara garis besar sama dengan zkSync, yakni untuk memverifikasi bundelan transaksi.

3. Polygon zkEVM

Polygon zkEVM menggunakan zk-Rollups dan ZK-SNARKs untuk menggabungkan banyak transaksi off-chain menjadi satu bundel transaksi on-chain yang memungkinkan peningkatan throughput. Prinsip kerja ZKP Polygon zkEVM secara garis besar sama dengan zkSync dan Linea.

3. Starknet

Starknet menggunakan ZK-STARKs dalam proyek mereka. Implementasi ZK Proof dilakukan melalui verifikasi bundel transaksi onchain. Dibandingkan dengan ZK-SNARKs, ZK-STARKs tidak memerlukan trusted setup dan lebih tahan terhadap serangan kuantum. Prinsip kerja ZK Proof Starkent secara garis besar tidak jauh berbeda, namun ZK-STARKs membuat aspek keamanan blockchain mereka lebih kuat.

4. Zcash

Zcash adalah kripto yang mengutamakan privasi dengan memungkinkan transaksi yang dilindungi (shielded transactions) di mana jumlah dan alamat pengirim maupun penerima tidak diungkapkan kepada publik. Penyamaran transaksi ini dimungkinkan melalui ZK-SNARKs.

5. Risc Zero

Risc Zero adalah proyek yang menyediakan solusi privasi dan keamanan menggunakan ZK Proof. Risc Zero menggunakan arsitektur prosesor RISC-V untuk mengimplementasikan ZK-STARKs, memungkinkan pembuktian program komputer dengan tingkat privasi dan keamanan tinggi. Komputasi yang dilakukan dapat diverifikasi secara eksternal tanpa mengungkapkan detail komputasi tersebut. Proyek ini juga membangun mesin virtual ZKVM yang digadang-gadang punya masa depan potensial dalam industri blockhain.