Demystifikácia protokolu zkTLS: Prepojenie súkromia a výkonu v moderných sieťach

• • úvod
  • Čo je TLS?
  • Čo sú dôkazy o nulových znalostiach?
  • zkTLS – Kombinácia zk Proofs a TLS pre sieťovú bezpečnosť novej generácie
  • Prečo potrebujeme zkTLS
  • Ako funguje zkTLS
  • Preskúmajte prípady použitia zkTLS
  • Záver

úvod 

Ochrana súkromia údajov sa v dnešnej ére web3 stala nevyhnutnosťou aj výzvou. Od online bankovníctva až po podnikové komunikačné systémy je ochrana citlivých informácií bez kompromisov vo výkone neustálym hľadaním rovnováhy. Transport Layer Security (TLS), protokol, na ktorom je HTTPS založený, je už dlho chrbticou bezpečnej komunikácie. Protokol TLS má však aj svoje obmedzenia. Hoci TLS šifruje dáta počas prenosu, nezaručuje úplné súkromie.

A tu prichádza na rad protokol zkTLS. Je to špičkové riešenie navrhnuté na zvýšenie súkromia siete bez toho, aby sa obetovala rýchlosť alebo škálovateľnosť. Tento protokol je spojením protokolov Zero Knowledge Proofs (ZKP) a protokolu TLS , čo otvára dvere overiteľnej, no zároveň súkromnej komunikácii, ideálnej pre odvetvia, kde je dôvernosť mimoriadne dôležitá.

V tomto blogu si rozoberieme, čo je protokol zkTLS, ako funguje a preskúmame kľúčové prípady použitia zkTLS v rôznych odvetviach.

Čo je TLS?

Vždy, keď uvidíte symbol zámku v adresnom riadku prehliadača alebo navštívite webovú stránku, ktorá začína na „https://“, znamená to, že používate protokol TLS.

Transport Layer Security (TLS) je kryptografický protokol, ktorý zvyšuje súkromie, integritu a autenticitu údajov medzi dvoma komunikujúcimi stranami, teda klientom a serverom.

TLS funguje prostredníctvom mechanizmu handshake, kde sa klient a server dohodnú na kryptografických parametroch pred výmenou šifrovaných údajov. Handshake zahŕňa výmenu certifikátov, overenie totožnosti a generovanie kľúčov relácie. 

Keďže 95 % internetovej aktivity je zabezpečených protokolom TLS, tento mechanizmus funguje dobre už desaťročia. Protokol TLS však inherentne nepodporuje dôkaz komunikácie bez odhalenia obsahu, čo je základná požiadavka v decentralizovaných sieťach zameraných na súkromie.

TLS má svoje obmedzenia -

• Odhaľuje metadáta, ako napríklad prepisy podaní rúk.
• Vyžaduje si to dôveru v certifikačné autority.
• Môže odhaliť informácie o relácii, ak je niektorý z koncov ohrozený.

V citlivých odvetviach, ako sú financie, zdravotníctvo alebo systémy založené na blockchaine, kde únik údajov, dokonca aj metadát, môže byť katastrofálny, rastie potreba niečoho súkromnejšieho a efektívnejšieho. Tu prichádza na rad zkTLS. Najprv si prejdeme, čo sú zk proofy.

Čo sú dôkazy o nulových znalostiach?

Zero Knowledge Proofs (ZKP) sú kryptografické metódy, pri ktorých jedna strana (dokazovateľ) môže dokázať druhej strane (overovateľovi), že tvrdenie je pravdivé, bez toho, aby odhalila akékoľvek informácie nad rámec platnosti samotného tvrdenia.

ZKP majú tri základné vlastnosti:

• úplnosťAk je tvrdenie pravdivé, overovateľ bude presvedčený.
• SoundnessAk je tvrdenie nepravdivé, žiadny nečestný dokazovateľ nemôže presvedčiť overovateľa.
• Nulové znalostiO samotnom vyhlásení neboli zverejnené žiadne informácie.

V posledných rokoch si zk proofs získali značnú pozornosť v blockchainových sieťach, ako je Zcash (prvá reálna aplikácia zero-knowledge proofs), pretože zvyšujú súkromie bez obetovania transparentnosti.

zkTLS – Kombinácia zk Proofs a TLS pre sieťovú bezpečnosť novej generácie

zkTLS predstavuje integráciu Zero Knowledge Proofs s protokolom TLS. Zero-Knowledge Transport Layer Security alebo zkTLS vytvára protokol, ktorý umožňuje bezpečný prenos údajov s pridanou výhodou overiteľnej vrstvy ochrany súkromia.

zkTLS je hybridný model, ktorý umožňuje klientom a serverom preukázať, že došlo k relácii TLS, bez toho, aby bolo možné odhaliť akékoľvek skutočné údaje o relácii alebo prepis TLS.

Namiesto úpravy samotného TLS sa zkTLS zvyčajne obalí okolo TLS handshake a generuje dôkaz s nulovými znalosťami, že handshake správne vykonal podľa protokolu TLS. Tretie strany (napr. inteligentné zmluvy, validátory blockchainu) môžu overiť, či bol handshake vykonaný správne, bez toho, aby videli skutočne vymenené údaje. To umožňuje decentralizovaným systémom alebo aplikáciám v reťazci dôverovať, že komunikácia TLS bola bezpečná a zároveň zachovať súkromie.

Dôkazy zkTLS sú obzvlášť užitočné pri premosťovaní Web2 a Web3 a umožňujú decentralizovaným systémom overovať bezpečnú komunikáciu s centralizovanými službami bez spoliehania sa na slepú dôveru.

Prečo potrebujeme zkTLS

Internet bol pôvodne navrhnutý tak, aby bol otvorený, flexibilný a zameraný na používateľa. Prvé platformy Web2 ako Twitter, Facebook, Uber a LinkedIn túto víziu podporovali a poskytovali otvorené API, ktoré umožňovali vývojárom a používateľom vytvárať a prepájať aplikácie. Tento prístup podporoval inovácie a interoperabilitu.

Avšak s rastom a získavaním dominantného postavenia na trhu sa ich priority presunuli z otvorenosti na kontrolu. Namiesto umožnenia jednoduchého zdieľania údajov začali obmedzovať prístup, aby chránili svoje používateľské údaje a maximalizovali zisky. Vytvorili uzavreté ekosystémy, známe aj ako opevnené záhrady, kde sú používateľské údaje uzamknuté vo vnútri platformy, a teda s obmedzenou prenosnosťou a externým použitím.

Hlavný dôvod tejto kontroly údajov spočíva v bezpečnostnom rámci internetu. V súčasnosti je väčšina online komunikácie chránená protokolom Transport Layer Security (TLS), ktorý zabezpečuje spojenia medzi používateľmi a webovými stránkami. TLS má však jednu chybu. Monopolizuje viditeľnosť údajov používateľov, čo znamená, že iba platformy môžu overovať a kontrolovať údaje.

Ako zkTLS rieši tento problém

Protokol Zero-Knowledge Transport Layer Security alebo zkTLS je navrhnutý tak, aby prelomil tento dátový monopol. Umožňuje tretím stranám overovať používateľské údaje bez toho, aby sa spoliehali na platformu a odhaľovali citlivé informácie. To sa dosahuje pomocou zk proofs, kryptografickej techniky, ktorá zaisťuje súkromie.

S zkTLS:

• Údaje používateľa je možné overiť bez nutnosti schválenia platformou.
• Používateľské údaje sa stávajú prenosnými, čo znamená, že používatelia môžu preukázať informácie v rôznych aplikáciách a službách.

Ako funguje zkTLS

Architektúra zkTLS

Technickú implementáciu zkTLS možno rozdeliť do troch širokých prístupov – 

1. Multi-Party Computation (MPC) schémy ako Opacity a Primus, 
2. Prístupy založené na proxy ako Reclaim a Pluto a 
3. Trusted Execution Environment (TEE) architektúra založená na Clique.

Pamätajte si toto – cieľom dôkazov zkTLS je overiť, či sa používateľ správne prihlásil a či server vrátil správne informácie.

1. Architektúra MPC

V prístupe MPC (Multi-Party Computation) pomáha dôveryhodný uzol nazývaný notár používateľovi bezpečne sa prihlásiť. Kľúčovou myšlienkou MPC je, že výpočty môže vykonávať viacero strán. Žiadna strana nemôže systém ovládať ani manipulovať so systémom jednotlivo. 

Architektúra viacstranového výpočtu (MPC) zkTLS

Predstavte si prístup MPC ako dvere s dvoma zámkami, kde má Alica jeden kľúč a Bob druhý. Dvere sa otvoria iba vtedy, keď sú obaja prítomní so svojimi kľúčmi. Rovnako musia notár a používateľ správne spolupracovať, inak notár neschváli prihlásenie a prístup zostane zamknutý.

2. Architektúra proxy

Proxy prístup v zkTLS využíva funkcie proxy webových prehliadačov. Namiesto priameho odosielania správ na server webovej stránky ich prehliadač odosiela cez validačný uzol, ktorý funguje ako HTTPS proxy. Tento uzol vidí šifrované správy zo servera aj klienta, ale nemôže ich dešifrovať. Namiesto toho správy podpisuje, aby overil ich pôvod. Klient potom v prehliadači vygeneruje dôkaz s nulovými znalosťami, ktorý potvrdzuje, že boli prístupné správne informácie zodpovedajúce šifrovaným údajom a tiež spĺňa špecifické kritériá bez odhalenia skutočných údajov. 

Architektúra proxy servera zkTLS

Táto metóda však čelí problémom so škálovateľnosťou. Ak bankový server, ako napríklad server JP Morgan, zistí nadmerné množstvo požiadaviek z jedného proxy servera, môže ich zablokovať. Použitie rezidenčných IP proxy serverov môže byť riešením na zmiernenie tohto problému, ale prináša so sebou obavy o spoľahlivosť a bezpečnostné riziká. Útočníci by mohli manipulovať s rezidenčnými IP proxy servermi a generovať tak podvodné dôkazy.

3. Dôveryhodné prostredie pre vykonávanie (TEE)

Jednoduchý spôsob používania zkTLS je prostredníctvom dôveryhodných prostredí na vykonávanie kódu alebo TEE. Ide o zabezpečené oblasti v procesore zariadenia, ktoré ponúkajú izolované prostredie na spracovanie údajov alebo vykonávanie kódu.  

Architektúra TEE zkTLS

Keď sa používateľ prihlási, jeho prihlasovacie údaje (ako napríklad heslo) sú zašifrované a odoslané do zariadenia TEE. Zariadenie TEE potom tieto informácie bezpečne dešifruje, čím vystupuje ako používateľ pri spracovaní TLS handshake. Komunikuje so serverom v mene používateľa a zároveň zabezpečuje, aby neboli odhalené žiadne citlivé údaje, a to ani majiteľovi zariadenia.

Po spracovaní môže TEE buď vrátiť podpísané dáta, alebo vygenerovať dôkaz s nulovými znalosťami, čo je spôsob, ako potvrdiť, že dáta spĺňajú určité podmienky bez toho, aby odhalili, o čo v skutočnosti ide. Táto architektúra zaisťuje bezpečnosť a súkromie web3.

Preskúmajte prípady použitia zkTLS

1. Útok upírov Web2

Platformy DePIN ako Nosh (donáška jedla) a Teleport (zdieľaná jazda) využívajú protokol zkTLS na zapojenie pracovníkov na čiastočný úväzok z platforiem Web2 a zároveň zachovávajú štandardy kvality. Tento prístup umožňuje platformám založeným na DePIN znížiť poplatky, zvýšiť zárobky a konkurovať centralizovaným sprostredkovateľom, ako je Uber, ktorí si berú výrazné zníženie poplatkov za používanie. Takáto stratégia pomáha budovať spravodlivejší model pre pracovníkov a zároveň zabezpečuje overené údaje o vodičoch bez ohrozenia súkromia.

2. finančné

zkTLS umožňuje finančným inštitúciám overovať pravosť transakcií, poverenia zákazníkov a súlad s predpismi a zároveň zachovávať dôvernosť. Pri cezhraničných platbách zkTLS minimalizuje vystavenie údajov, čo znižuje riziká podvodov a spĺňa predpisy o ochrane osobných údajov. Umožňuje tiež transparentné, no zároveň súkromné ​​interakcie medzi používateľmi a inteligentné zmluvy, ktoré pomáhajú zabezpečiť platformy decentralizovaných financií (DeFi). Keďže podrobnosti o transakciách zostávajú skryté počas preukazovania platnosti, zkTLS je ideálny pre bezpečné bankovníctvo, spracovanie platieb a súlad s predpismi vo finančnom sektore.

3. Sociálne médiá

zkTLS umožňuje overiteľnú spoluprácu influencerov pri zachovaní súkromia, ktorá revolucionizuje celý koncept monetizácie sociálnych médií. Platformy ako Daisy využívajú zkTLS na potvrdenie interakcií influencerov, ako sú lajky, zdieľania alebo komentáre, bez odhalenia osobných údajov. Toto overenie podporuje kampane s viacerými influenceri, zlepšuje zapojenie, znižuje výdavky na reklamu a zvyšuje virálnosť obsahu naprieč prekrývajúcimi sa sieťami sociálnych médií.

4. Hranie

V sektore zábavy a hier umožňuje zkTLS decentralizované, nedôveryhodné turnajové modely. Hráči si môžu uložiť finančné prostriedky do inteligentných zmlúv a vybrať si výhry až po preukázaní víťazstva prostredníctvom zkTLS. Taktiež umožňuje hráčom stimuly, ako sú špeciálne odmeny v hre za účasť na streamovaní, čím zabezpečuje dôkaz o aktivite založený na súhlase bez ohrozenia súkromia používateľov.

5. Faktoring faktúr

Veľké korporácie ako Coca-Cola sa pri dodávkach spoliehajú na regionálne prepravné spoločnosti, ale stanovujú platobné podmienky 30 – 60 dní. Na udržanie prevádzky používajú prepravné spoločnosti faktoring faktúr, čo je trh s hodnotou 3 biliónov dolárov v roku 2020 a predpokladá sa, že do roku 2026 dosiahne 5 biliónov dolárov. Overovanie faktúr je však manuálne a nezabezpečené a často si vyžaduje zdieľanie prihlasovacích údajov. zkTLS to rieši tým, že umožňuje takýmto prepravným spoločnostiam preukázať platnosť faktúr bez zverejnenia citlivých údajov. Spočiatku dôkazy potvrdzujú poisťovatelia, ale keďže finančné inštitúcie prijímajú flexibilitu v reťazci, inteligentné zmluvy by mohli proces automatizovať. To umožňuje prepravným spoločnostiam prijímať platby v priebehu niekoľkých minút, čo zvyšuje bezpečnosť a efektivitu bez ľudského dohľadu.

6. AI

zkTLS ponúka riešenie nedostatku dát v odvetví umelej inteligencie. Umožňuje malým vývojárom modelov umelej inteligencie prístup k vysokokvalitným, doménovo špecifickým dátam zo súkromných zdrojov a ich overovanie bez rizika ohrozenia súkromia. To umožňuje konkurencieschopné trénovanie modelov za nižšie náklady. Okrem toho zkTLS podporuje siete agentov založené na zámere bezpečným a efektívnym overovaním akcií mimo reťazca.

Záver

Digitálny svet sa posúva smerom k budúcnosti, kde súkromie a výkon nevyhnutné. Tradičné protokoly ako TLS sú síce účinné, ale neposkytujú úplnú dôvernosť. Integrácia zk-dôkazov do TLS, výsledkom čoho je zkTLS, predstavuje zásadný posun v tom, ako vnímame bezpečnú komunikáciu.

Protokol zkTLS preklenuje priepasť medzi súkromím a efektívnosťou v moderných sieťach. Firmy, blockchainové siete, poskytovatelia zdravotnej starostlivosti a finančné inštitúcie, ktoré chcú zabezpečiť svoje komunikačné systémy do budúcnosti, by mali začať skúmať integráciu zkTLS už teraz. A v tomto prípade vám my v spoločnosti Antier vieme pomôcť. 

V spoločnosti Antier sa špecializujeme na špičkové riešenia kryptografie s nulovými znalosťami, ktoré pomáhajú organizáciám bezproblémovo integrovať zkTLS do ich existujúcej infraštruktúry. Vďaka našim odborným znalostiam môžu firmy posilniť svoje komunikačné siete, zvýšiť ochranu údajov a udržať si náskok vo svete, ktorý sa čoraz viac zameriava na bezpečnosť webu3.

Budúcnosť bezpečnej komunikácie nie je len šifrovaná. Je súkromná, preukázateľná a zameraná na výkon a vďaka podpore integrácie zkTLS od spoločnosti Antier môžete byť v tomto smere lídrom.