Demystifikace protokolu zkTLS: Propojení soukromí a výkonu v moderních sítích

• • Úvod
  • Co je TLS?
  • Co jsou důkazy nulových znalostí?
  • zkTLS – Kombinace zk Proofs a TLS pro síťovou bezpečnost nové generace
  • Proč potřebujeme zkTLS
  • Jak funguje zkTLS
  • Prozkoumejte případy použití zkTLS
  • Závěr

Úvod 

Ochrana osobních údajů se v dnešní éře webu 3 stala nutností i výzvou. Od online bankovnictví až po podnikové komunikační systémy je ochrana citlivých informací bez kompromisů ve výkonu neustálým vyvažováním. Transport Layer Security (TLS), protokol stojící za HTTPS, je již dlouho základem bezpečné komunikace. Protokol TLS má však i svá omezení. Ačkoli TLS šifruje data během přenosu, nezaručuje úplné soukromí.

A právě zde přichází na řadu protokol zkTLS. Jedná se o špičkové řešení určené ke zvýšení soukromí v síti bez kompromisů v rychlosti nebo škálovatelnosti. Tento protokol je kombinací protokolů Zero Knowledge Proofs (ZKP) a TLS , což otevírá dveře ověřitelné a zároveň soukromé komunikaci, ideální pro odvětví, kde je důvěrnost nanejvýš důležitá.

V tomto blogu si rozebereme, co je protokol zkTLS, jak funguje, a prozkoumáme klíčové případy použití zkTLS v různých odvětvích.

Co je TLS?

Kdykoli uvidíte symbol visacího zámku v adresním řádku prohlížeče nebo navštívíte webovou stránku, která začíná „https://“, znamená to, že používáte protokol TLS.

Transport Layer Security (TLS) je kryptografický protokol, který zvyšuje soukromí, integritu a autenticitu dat mezi dvěma komunikujícími stranami, tj. klientem a serverem.

TLS funguje na principu handshake, kdy se klient a server dohodnou na kryptografických parametrech před výměnou šifrovaných dat. Handshake zahrnuje výměnu certifikátů, ověření identit a generování klíčů relace. 

Vzhledem k tomu, že 95 % internetové aktivity je zabezpečeno pomocí TLS, tento mechanismus funguje dobře po celá desetiletí. Protokol TLS však ve své podstatě nepodporuje důkaz komunikace bez odhalení obsahu, což je základní požadavek v decentralizovaných sítích zaměřených na soukromí.

TLS má svá omezení -

• Odhaluje metadata, jako například přepisy handshakeů.
• Vyžaduje to důvěru v certifikační autority.
• Může zveřejnit informace o relaci, pokud je na kterémkoli konci ohrožen přístup.

V citlivých odvětvích, jako jsou finance, zdravotnictví nebo systémy založené na blockchainu, kde únik dat, dokonce i metadat, může být katastrofální, roste potřeba něčeho soukromějšího a efektivnějšího. A zde vstupuje na řadu zkTLS. Nejprve si probereme, co jsou zk proofy.

Co jsou důkazy nulových znalostí?

Zero Knowledge Proofs (ZKP) jsou kryptografické metody, kde jedna strana (dokazovatel) může dokázat druhé straně (ověřovateli), že tvrzení je pravdivé, aniž by odhalila jakékoli informace nad rámec platnosti samotného tvrzení.

ZKP mají tři základní vlastnosti:

• ÚplnostPokud je tvrzení pravdivé, ověřovatel bude přesvědčen.
• ZdravostPokud je tvrzení nepravdivé, žádný nepoctivý dokazovatel nemůže ověřovatele přesvědčit.
• Nulové znalostiO samotném prohlášení nejsou zveřejněny žádné informace.

V posledních letech si zk důkazy získaly značnou pozornost v blockchainových sítích, jako je Zcash (první reálná aplikace zero-knowledge důkazů), a to pro zvýšení soukromí bez obětování transparentnosti.

zkTLS – Kombinace zk Proofs a TLS pro síťovou bezpečnost nové generace

zkTLS představuje integraci Zero Knowledge Proofs s protokolem TLS. Zero-Knowledge Transport Layer Security neboli zkTLS vytváří protokol, který usnadňuje bezpečný přenos dat s přidanou výhodou ověřitelné vrstvy soukromí.

zkTLS je hybridní model, který umožňuje klientům a serverům prokázat, že došlo k relaci TLS, aniž by bylo možné odhalit jakákoli skutečná data relace nebo přepis TLS.

Místo úpravy samotného TLS se zkTLS obvykle obaluje kolem TLS handshake a generuje důkaz s nulovými znalostmi, že handshake správně proběhl podle protokolu TLS. Třetí strany (např. chytré smlouvy, validátory blockchainu) mohou ověřit, zda byl handshake proveden správně, aniž by viděly skutečně vyměněná data. To umožňuje decentralizovaným systémům nebo aplikacím v řetězci důvěřovat, že komunikace TLS byla bezpečná, a zároveň zachovat soukromí.

Důkazy zkTLS jsou obzvláště užitečné při propojování Web2 a Web3 a umožňují decentralizovaným systémům ověřovat bezpečnou komunikaci s centralizovanými službami bez spoléhání se na slepou důvěru.

Proč potřebujeme zkTLS

Internet byl původně navržen tak, aby byl otevřený, flexibilní a zaměřený na uživatele. Rané platformy Web2, jako Twitter, Facebook, Uber a LinkedIn, tuto vizi podporovaly a poskytovaly otevřená API, která umožňovala vývojářům a uživatelům vytvářet a propojovat aplikace. Tento přístup podporoval inovace a interoperabilitu.

S růstem a získáváním dominance na trhu se však jejich priority přesunuly od otevřenosti ke kontrole. Místo umožnění snadného sdílení dat začaly omezovat přístup, aby chránily svá uživatelská data a maximalizovaly zisky. Vytvořily uzavřené ekosystémy, známé také jako obezděné zahrady, kde jsou uživatelská data uzamčena uvnitř platformy, a proto je přenositelnost a externí použití omezené.

Hlavní důvod této kontroly dat spočívá v bezpečnostním rámci internetu. V dnešní době je většina online komunikace chráněna protokolem TLS ( Transport Layer Security ), který zabezpečuje spojení mezi uživateli a webovými stránkami. TLS má však jednu chybu. Monopolizuje viditelnost uživatelských dat, což znamená, že data mohou ověřovat a kontrolovat pouze platformy.

Jak zkTLS řeší tento problém

Protokol Zero-Knowledge Transport Layer Security neboli zkTLS je navržen tak, aby tento datový monopol prolomil. Umožňuje třetím stranám ověřovat uživatelská data, aniž by se museli spoléhat na platformu a zveřejňovat citlivé informace. Toho je dosaženo pomocí zk proofs, kryptografické techniky, která zajišťuje soukromí.

S zkTLS:

• Uživatelská data lze ověřit bez nutnosti schválení platformou.
• Uživatelská data se stávají přenositelnými, což znamená, že uživatelé mohou prokazovat informace napříč různými aplikacemi a službami.

Jak funguje zkTLS

Architektura zkTLS

Technickou implementaci zkTLS lze rozdělit do tří širokých přístupů – 

1. Multi-Party Computing (MPC) schémata jako Opacity a Primus, 
2. Přístupy založené na zástupných metodách jako Reclaim a Pluto a 
3. Trusted Execution Environment (TEE) architektura založená na platformě Clique.

Pamatujte si toto – cílem důkazů zkTLS je ověřit, zda se uživatel správně přihlásil a zda server vrátil správné informace.

1. Architektura MPC

V přístupu MPC (Multi-Party Computation) pomáhá uživateli bezpečně se přihlásit důvěryhodný uzel, nazývaný notář. Klíčovou myšlenkou MPC je, že výpočty může provádět více stran. Žádná ze stran nemůže systém ovládat ani manipulovat se systémem jednotlivě. 

Architektura vícestranných výpočtů (MPC) zkTLS

Představte si přístup MPC jako dveře se dvěma zámky, kde má Alice jeden klíč a Bob druhý. Dveře se otevřou pouze tehdy, když jsou oba přítomni se svými klíči. Stejným způsobem musí notář a uživatel správně spolupracovat; jinak notář neschválí přihlášení a přístup zůstane uzamčen.

2. Proxy architektura

Proxy přístup v zkTLS využívá proxy funkce webových prohlížečů. Místo odesílání zpráv přímo na server webových stránek je prohlížeč odesílá prostřednictvím validačního uzlu, který funguje jako HTTPS proxy. Tento uzel vidí šifrované zprávy ze serveru i klienta, ale nemůže je dešifrovat. Místo toho zprávy podepisuje, aby ověřil jejich původ. Klient poté v prohlížeči vygeneruje důkaz s nulovou znalostí, který potvrzuje, že byly zpřístupněny správné informace odpovídající šifrovaným datům, a také splňuje specifická kritéria, aniž by odhalil skutečná data. 

Architektura proxy serveru zkTLS

Tato metoda však čelí problémům se škálovatelností. Pokud bankovní server, jako je server JP Morgan, detekuje nadměrné množství požadavků z jediné proxy, může je zablokovat. Použití rezidenčních IP proxy může být řešením pro zmírnění tohoto problému, ale s sebou nese obavy o spolehlivost a bezpečnostní rizika. Útočníci by mohli manipulovat s rezidenčními IP proxy a generovat tak podvodné důkazy.

3. Důvěryhodné prostředí pro provádění (TEE)

Jednoduchý způsob použití zkTLS spočívá v důvěryhodných prostředích pro spouštění kódu (Trusted Execution Environments neboli TEE). Jedná se o zabezpečené oblasti v procesoru zařízení, které nabízejí izolované prostředí pro zpracování dat nebo provádění kódu.  

Architektura TEE zkTLS

Když se uživatel přihlásí, jeho přihlašovací údaje (například heslo) jsou zašifrovány a odeslány do TEE. TEE poté tyto informace bezpečně dešifruje, čímž vystupuje jako uživatel při zpracování TLS handshake. Komunikuje se serverem jménem uživatele a zároveň zajišťuje, aby nedošlo k odhalení žádných citlivých dat, a to ani majiteli zařízení.

Po zpracování může TEE buď vrátit podepsaná data, nebo vygenerovat důkaz s nulovou znalostí, což je způsob, jak potvrdit, že data splňují určité podmínky, aniž by se odhalilo, co ve skutečnosti jsou. Tato architektura zajišťuje bezpečnost a soukromí web3.

Prozkoumejte případy použití zkTLS

1. Útok upírů z Web2

Platformy DePIN, jako je Nosh (rozvoz jídla) a Teleport (sdílená jízda), využívají protokol zkTLS k najímání zaměstnanců na krátkodobé zásilky z platforem Web2 a zároveň zachovávají standardy kvality. Tento přístup umožňuje platformám založeným na DePIN snižovat poplatky, zvyšovat zisky a konkurovat centralizovaným zprostředkovatelům, jako je Uber, kteří si berou výrazné slevy z uživatelských poplatků. Taková strategie pomáhá budovat spravedlivější model pro zaměstnance a zároveň zajišťuje ověřená data řidičů bez ohrožení soukromí.

2. finanční

zkTLS umožňuje finančním institucím ověřovat pravost transakcí, přihlašovací údaje zákazníků a soulad s předpisy a zároveň zachovat důvěrnost. V přeshraničních platbách zkTLS minimalizuje vystavení datům, což snižuje riziko podvodů a splňuje předpisy o ochraně osobních údajů. Umožňuje také transparentní a zároveň soukromé interakce mezi uživateli a chytré smlouvy, které pomáhají zabezpečit platformy decentralizovaných financí (DeFi). Vzhledem k tomu, že podrobnosti o transakcích zůstávají při prokazování platnosti skryté, je zkTLS ideální pro bezpečné bankovnictví, zpracování plateb a dodržování předpisů ve finančním sektoru.

3. Sociální média

zkTLS umožňuje ověřitelnou spolupráci influencerů s ohledem na soukromí, která revolucionizuje celý koncept monetizace sociálních médií. Platformy jako Daisy využívají zkTLS k potvrzení interakcí influencerů, jako jsou lajky, sdílení nebo komentáře, bez odhalení osobních údajů. Toto ověřování podporuje kampaně s více influencery, zlepšuje zapojení, snižuje výdaje na reklamu a zvyšuje viralitu obsahu napříč překrývajícími se sociálními sítěmi.

4. Gaming

V zábavním a herním sektoru umožňuje zkTLS decentralizované, nedůvěryhodné turnajové modely. Hráči si mohou ukládat finanční prostředky do chytrých smluv a vybírat výhry až po prokázání vítězství prostřednictvím zkTLS. Také umožňuje hráčům pobídky, jako jsou speciální herní odměny za účast ve streamování, a zajišťuje tak prokázání aktivity na základě souhlasu, aniž by bylo ohroženo soukromí uživatelů.

5. Faktoring faktur

Velké korporace jako Coca-Cola se při dodávkách spoléhají na regionální přepravní firmy, ale ukládají platební lhůty 30–60 dnů. Pro udržení provozu využívají přepravní společnosti faktoring faktur, což je trh s hodnotou 3 bilionů dolarů v roce 2020 a předpokládá se, že do roku 2026 dosáhne 5 bilionů dolarů . Ověřování faktur je však manuální a nejisté a často vyžaduje sdílení přihlašovacích údajů. zkTLS to řeší tím, že umožňuje těmto přepravním firmám prokázat platnost faktur bez zveřejnění citlivých údajů. Zpočátku důkazy potvrzují upisovatelé, ale s tím, jak finanční instituce zavádějí flexibilitu v řetězci, by mohly chytré smlouvy proces automatizovat. To umožňuje přepravním firmám přijímat platby během několika minut, což zvyšuje bezpečnost a efektivitu bez lidského dohledu.

6. AI

zkTLS nabízí řešení nedostatku dat v odvětví umělé inteligence. Umožňuje malým vývojářům modelů umělé inteligence přistupovat k vysoce kvalitním datům specifickým pro danou oblast ze soukromých zdrojů a ověřovat je bez rizika ohrožení soukromí. To umožňuje konkurenceschopné trénování modelů za nižší náklady. zkTLS navíc podporuje sítě agentů založené na záměru bezpečným a efektivním ověřováním akcí mimo řetězec.

Závěr

Digitální svět se posouvá k budoucnosti, kde soukromí a výkon nebudou předmětem vyjednávání. Tradiční protokoly, jako je TLS, jsou sice účinné, ale nedokážou zajistit úplnou důvěrnost. Integrace zk-proofů do TLS, která vede k zkTLS, představuje zásadní změnu v tom, jak vnímáme bezpečnou komunikaci.

Protokol zkTLS překlenuje propast mezi soukromím a efektivitou v moderních sítích. Firmy, blockchainové sítě, poskytovatelé zdravotní péče a finanční instituce, které chtějí zajistit budoucnost svých komunikačních systémů, by měly začít s integrací zkTLS již nyní. A v tomto případě vám my v Antieru můžeme pomoci. 

Ve společnosti Antier se specializujeme na špičková řešení kryptografie s nulovými znalostmi, která pomáhají organizacím bezproblémově integrovat zkTLS do jejich stávající infrastruktury. Díky našim odborným znalostem mohou firmy posílit své komunikační sítě, zvýšit soukromí dat a udržet si náskok ve světě, který se stále více zaměřuje na bezpečnost webu3.

Budoucnost bezpečné komunikace nespočívá jen v šifrování. Je soukromá, prokazatelná a zaměřená na výkon, a díky podpoře integrace zkTLS od Antieru můžete jít v čele.