ทำความรู้จัก ‘Zero-Knowledge Proof’ เทคโนโลยีสำคัญในยุค Web3 และ AI

ไปจนถึงการสร้างความน่าเชื่อถือให้กับ ‘AI’

Zero-Knowledge Proof จึงเป็นเทคโนโลยีที่น่าจับตามองอย่างมากในยุคที่สินทรัพย์ดิจิทัลและ AI มีบทบาทสำคัญมากขึ้น

Zero-Knowledge Proof (ZKP) คืออะไร 

Zero-Knowledge Proof เป็นวิธีการเข้ารหัสด้วยกระบวนการทางคณิตศาสตร์เพื่อตรวจสอบหรือพิสูจน์หาความจริงของข้อมูลโดยที่ผู้ถูกตรวจสอบไม่จำเป็นต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนตัวอย่างละเอียดทั้งหมดหรือให้ข้อมูลอื่นๆ เบื้องหลังเพิ่มเติม

โครงสร้างของ Zero-Knowledge Proof ประกอบด้วยผู้พิสูจน์ (Prover) และผู้ตรวจสอบ (Verifier) ซึ่งผู้พิสูจน์จะสร้างข้อมูลเพื่อพิสูจน์ด้วยความเข้าใจจากสิ่งที่กำหนดไว้ในระบบนั้นๆ ในขณะที่ผู้ตรวจสอบจะมีหน้าที่ยืนยันว่าความถูกต้องของผู้พิสูจน์ว่าได้มีการประเมินผลอย่างถูกต้อง

Zero-Knowledge Proof กำลังเป็นที่นิยมในชุมชน ‘Web3’ ที่มาพร้อมกับความสามารถช่วยในการปรับขยายตัวเพื่อรองรับการใช้งาน (Scalability) และความเป็นส่วนตัว (Privacy) ในการใช้งานแอปพลิเคชันบน Web3

สำหรับด้านการปรับขยายตัวเพื่อรองรับการใช้งาน (Scalability) ที่ Zero-Knowledge Proof สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับขยายตัวโดยทำให้ข้อมูลจำนวนมากสามารถรวมเป็นหนึ่งเดียวกัน และเป็นที่ทราบกันดีว่าเทคโนโลยี Blockchain จำเป็นต้องใช้พลังการประมวลผลทางคอมพิวเตอร์ค่อนข้างมาก ซึ่งเป็นอีกข้อจำกัดของการปรับขยายขนาด แต่ Zero-Knowledge Proof ช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้างแอปพลิเคชันกระจายศูนย์ (dApps) ที่ใช้การประมวลผลน้อยและสามารถทำงานบนอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ทั่วไป อย่างเช่นโทรศัพท์มือถือ จึงส่งผลให้ Web3 สามารถเข้าถึงและปรับขนาดได้สะดวกมากยิ่งขึ้น

สำหรับด้านความเป็นส่วนตัว Zero-Knowledge Proof ทำให้ผู้ใช้ใน Web3 ไม่ว่าจะเป็นใน Metaverse, DeFi และ DAOs สามารถแบ่งปันข้อมูลได้อย่างปลอดภัย ซึ่งการเข้าถึงสินค้าและบริการโดยไม่เปิดเผยข้อมูลส่วนบุคคลเป็นสิ่งจำเป็น เพราะผู้ใช้มีความเสี่ยงถูกแฮ็ก และถูกใช้ช่องโหว่ต่างๆ โจมตี หรือโจรกรรมข้อมูลส่วนตัว (ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดบน Web2) 

ลักษณะการทำงานและความสำคัญของ Zero-Knowledge Proof

เมื่อข้อมูลกลายเป็นสิ่งสำคัญมากในโลกอินเทอร์เน็ตยุคใหม่ ผู้ใช้ต้องให้ข้อมูลส่วนบุคคลเพื่อแลกกับการเข้าถึงบริการออนไลน์ แต่การโจมตีจำนวนมากที่เกิดขึ้นกับข้อมูลส่วนบุคคลของผู้ใช้ แสดงให้เห็นว่าข้อมูลส่วนบุคคลของผู้ใช้ไม่เคยมีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ แม้ Web3 จะมาพร้อมกับจุดเด่นด้านคุณค่าที่สำคัญในเรื่องของความเป็นเจ้าของที่มากขึ้น เปลี่ยนแปลงและแก้ไขข้อมูลได้ยาก รวมถึงระบบการกระจายศูนย์ แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาด้านข้อมูลอย่างแท้จริง 

Zero-Knowledge Proof จึงเป็นอีกวิธีการสำคัญสำหรับ Web3 ในกรณีที่ข้อมูลเกี่ยวข้องกับเครือข่าย Blockchain โดย Zero-Knowledge Proof ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือเข้ารหัส (Cryptographic) ที่ช่วยให้แต่ละฝ่ายสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันโดยไม่ต้องมีการเปิดเผยข้อมูลใดๆ อย่างเช่น ไม่จำเป็นต้องใช้รหัสผ่านเพื่อเข้าถึงอีเมล

นอกจากนี้ Zero-Knowledge Proof มีความสำคัญต่อวิวัฒนาการของ Web3 เพราะเรื่อง “รหัสผ่าน” สำหรับยืนยันตัวตนมีความสำคัญและเกี่ยวข้องกับการเข้าถึงทั้งหมดเพื่อใช้งานใน Web3 ดังนั้น จึงชัดเจนว่า ZKP ที่ช่วยเสริมความปลอดภัยของข้อมูลมีความสำคัญกับ Web3 

ตัวอย่างเช่น เมื่อต้องระบุหมายเลขหนังสือเดินทางเพื่อจองตั๋วผ่านบริการออนไลน์บนอินเทอร์เน็ต แสดงว่าคุณกำลังทำให้ข้อมูลส่วนบุคคลของคุณ เช่น อายุและที่อยู่ตกอยู่ในความเสี่ยง แต่ ZKP จะทำให้คุณสามารถเชื่อมั่นได้ในความปลอดภัยสำหรับการตรวจสอบข้อมูล

หรืออีกตัวอย่างการใช้งานเทคโนโลยี ZKP เป็นกรณีของธนาคารที่นำรายละเอียดข้อมูลส่วนบุคคลจากผู้ใช้เพื่อนำไปให้คะแนนเครดิต (Credit Score) แทนที่จะใช้เพียงข้อมูลส่วนบุคคลเบื้องต้นของผู้ใช้เท่านั้น เช่น ผู้รับบริการต้องให้หมายเลขประกันสังคมแก่ธนาคารแทนที่จะให้เพียงชื่อของผู้ใช้เท่านั้น 

คุณสมบัติเด่นของ Zero-Knowledge Proof

คุณสมบัติเด่นของ Zero-Knowledge Proof  ได้แก่

• ด้านความครบถ้วน (Completeness) - ช่วยให้มั่นใจว่าทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องจะปฏิบัติตามหรือมีส่วนร่วมในทุกกระบวนการ ซึ่งหมายความว่าทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องต้องปฏิบัติตามการตรวจสอบประเมินผล และผู้ตรวจสอบสามารถตรวจสอบข้อมูลได้โดยไม่ต้องพึ่งบุคคลภายนอก
  
  

• ด้านความถูกต้อง (Soundness) - เป็นสิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของ Zero-Knowledge Proof บน Web3 อย่างเช่น หากข้อมูลคำสั่งต่างๆ ออกมาเป็นเท็จ ผู้ตรวจสอบจะไม่ให้ผ่านและไม่สามารถโน้มน้าวด้วยวิธีอื่นได้
  
  
• คุณสมบัติ Zero-Knowledge - ในกรณีที่หลักฐานต่างๆ หรือรายละเอียดข้อมูลมีความถูกต้อง ผู้ตรวจสอบจะไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลผู้ใช้ได้ แต่ผู้ตรวจสอบยังสามารถขอคำชี้แจงอื่นๆ เพิ่มเติมจากผู้ใช้สำหรับการตรวจสอบข้อมูลได้ 

ที่สำคัญทคโนโลยี Zero-Knowledge Proof สามารถแก้ปัญหาทางเทคนิคเรื่องด้าน “ความปลอดภัยและความเป็นส่วนตัว” ได้เป็นอย่างดี โดยในด้านความเป็นส่วนตัว ZKP ช่วยให้ผู้ใช้สามารถแชร์ข้อมูลไปยังเครือข่ายแบบกระจายศูนย์ได้อย่างเป็นส่วนตัวโดยที่เครือข่ายจะรับประกันความปลอดภัยว่าข้อมูลได้รับการตรวจสอบความถูกต้อง และในด้านการรักษาความปลอดภัยก็เป็นการให้ผู้ใช้ได้รับข้อมูลที่ไว้ใจได้จากเครือข่ายที่น่าเชื่อถือโดยไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางอื่น 

ความท้าทายของ Zero-Knowledge Proof

Zero-Knowledge Proof ยังเป็นเทคโนโลยีใหม่และอยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อการใช้จริงในหลากหลายธุรกิจ โดยยังมีข้อจำกัดหลักๆ ที่กำลังพัฒนา ดังนี้

1. ไม่การันตีว่าจะสามารถพิสูจน์ข้อเท็จจริงได้ 100%: โดย Zero-Knowledge Proof เป็นการพิสูจน์ที่มีโอกาสผิดพลาด (แต่มีโอกาสผิดน้อยมาก) ต่างจากการพิสูจน์แบบคณิตศาสตร์ดั้งเดิมที่เป็นการพิสูจน์แบบ “Deterministic” ซึ่งรับประกันความจริงของข้อความ
   
   2. ใช้ทรัพยากรการประมวลผลสูง: เทคโนโลยี Zero-Knowledge Proof อาจใช้ทรัพยากรการประมวลผลสูง เนื่องมาจากการโต้ตอบหลายครั้งระหว่างผู้พิสูจน์และผู้ตรวจสอบ จึงทำให้ ZKP ไม่เหมาะกับอุปกรณ์ที่มีทรัพยากรจำกัด เช่น อุปกรณ์พกพา หรือแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์
2. ความซับซ้อน: เทคโนโลยี Zero-Knowledge Proof เข้าใจและใช้งานยากสำหรับผู้ที่ไม่ถนัดเทคโนโลยี เพราะจำเป็นต้องมีความเชี่ยวชาญด้านการเข้ารหัส
3. การสร้างมาตรฐาน: ยังไม่มีมาตรฐานที่แน่ชัดสำหรับโปรโตคอล Zero-Knowledge Proof จึงทำให้การทำงานร่วมกันระหว่างระบบต่างๆ เป็นเรื่องยาก
4. ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย: แม้ว่า Zero-Knowledge Proof จะมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง แต่ก็ยังมีความเสี่ยงที่อาจเกิดช่องโหว่ใหม่ๆ เกิด

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อจำกัดเหล่านี้แต่ Zero-Knowledge Proof ยังเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว มีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ พร้อมยังมีความก้าวหน้าในการออกแบบอัลกอริทึม การเร่งความเร็วฮาร์ดแวร์ และการสร้างมาตรฐาน กำลังปูทางไปสู่การนำ ZKP ไปใช้ในวงกว้างมากขึ้นกับแอปพลิเคชันต่างๆ

ตัวอย่างการใช้งาน Zero-Knowledge Proof

• การยืนยันตัวตนแบบ Decentralized Identity บน Blockchain: ผู้ใช้สามารถยืนยันตัวตนบน dApps โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนตัวที่ละเอียดอ่อน เช่น ชื่อ-นามสกุล รหัสผ่านและหมายเลขประจำตัวประชาชน แต่ผู้ใช้สามารถตรวจสอบได้ว่าตนมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ที่กำหนดหรือไม่ เช่น ข้อมูลระบุตัวตนแบบกระจายอำนาจที่ยืนยันว่าตนเป็นพลเมืองของประเทศโดยไม่ต้องเปิดเผยชื่อหรือหมายเลขหนังสือเดินทางของตน ดังนั้น โปรโตคอลที่ใช้ Zero-Knowledge Proof จึงช่วยให้สามารถควบคุมข้อมูลส่วนบุคคลได้มากขึ้น
  
  
• การใช้งานบน Blockchain ที่โปร่งใสแต่ไม่เป็นส่วนตัว: Blockchain สาธารณะอย่าง Bitcoin และ Ethereum มีความโปร่งใสมาก ทุกคนสามารถตรวจสอบธุรกรรมต่างๆ ได้ แต่ความโปร่งใสนี้ก็แลกมาด้วยความเป็นส่วนตัวที่น้อยลง ข้อมูลส่วนตัวของผู้ใช้บนบล็อกเชนสาธารณะอาจถูกเปิดเผยได้ แต่ Zero-Knowledge Proof เป็นอีกทางออกสู่ความเป็นส่วนตัวที่มากขึ้นให้กับ Blockchain สาธารณะ โดย ZKP จะช่วยให้ผู้ใช้สามารถพิสูจน์ความถูกต้องของข้อมูลบน Blockchain ได้โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนตัว 
• ตัวอย่างการใช้งาน ZKP: 
• Zcash: สกุลเงินดิจิทัล Zcash ใช้วิธีการพิสูจน์แบบ Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (zk-SNARK) เพื่อเพิ่มความเป็นส่วนตัวให้กับผู้ใช้ ซึ่งผู้ใช้ Zcash สามารถทำธุรกรรมบน Blockchain โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนตัว เช่น ชื่อ ที่อยู่ หรือจำนวนเงินที่โอน
• Ethereum: Ethereum กำลังพัฒนา Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge (zk-STARK) ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเป็นส่วนตัวและความสามารถในการปรับขนาดให้กับ Blockchain ที่สูงขึ้น
  
  
• การโหวตแบบออนไลน์: Zero-Knowledge Proof: สามารถใช้เพื่อสร้างกลไกการลงคะแนนที่มีความปลอดภัยสูงและสามารถตรวจสอบได้ ซึ่งช่วยให้ทุกคนสามารถลงคะแนนเสียงได้โดยไม่เปิดเผยว่าใครเป็นคนลงคะแนนและยังตรวจสอบได้จนถึงขั้นสุดท้ายว่าเสียงของตนได้ถูกนับคะแนนจริง
  
  

• Zero-Knowledge Proof กับ AI: Zero-Knowledge Proof ช่วยให้เจ้าของอัลกอริทึมของ Machine Learning สามารถพิสูจน์ให้ผู้อื่นเชื่อมั่นในผลลัพธ์ของโมเดลได้ โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับโมเดล ยกตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการว่าคุณฝึกโมเดล Machine Learning ที่สามารถคาดการณ์การผิดนัดชำระหนี้สินเชื่อสำหรับธนาคารได้อย่างแม่นยำ และต้องการทำให้ธนาคารมั่นใจว่าโมเดลของคุณทำงานได้ดีจริง โดยที่ไม่ต้องการเปิดเผยรายละเอียดที่เป็นความลับของโมเดล (เช่น วิธีการคำนวณเฉพาะเจาะจงที่โมเดลใช้)
  
  
• Zero-Knowledge Proof กับการเงิน: มีกรณีการใช้งานของ ธนาคาร ING ที่นำเทคโนโลยี Zero-Knowledge Proof มาใช้เพื่อให้ลูกค้าสามารถยืนยันข้อมูลส่วนตัวได้โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลที่ละเอียด ตัวอย่างเช่น การขอสินเชื่อบ้าน ที่ผู้ขอสินเชื่อสามารถยืนยันได้ว่ารายได้ของตนเองอยู่ในเกณฑ์ที่ธนาคารกำหนด โดยใช้ ZKP ผู้ขอสินเชื่อสามารถพิสูจน์ได้ว่า เงินเดือนของตนเองอยู่ในช่วงที่ธนาคารยอมรับได้โดยที่ธนาคารไม่จำเป็นต้องทราบเงินเดือนที่แท้จริงของผู้ขอสินเชื่อ

สรุป

Zero-Knowledge Proof (ZKP) เป็นเทคโนโลยีเข้ารหัสที่ช่วยให้สามารถพิสูจน์ความถูกต้องของข้อมูลโดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลส่วนตัวหรือข้อมูลที่ไม่ต้องการเปิดเผย ซึ่ง ZKP กำลังได้รับความสนใจอย่างมากในบนโลก Blockchian มาจนถึง AI เนื่องด้วยศักยภาพในการแก้ปัญหาและเพิ่มประสิทธิภาพให้กับธุรกิจเช่น การปรับขยาย (Scalability) และช่วยเพิ่มความเป็นส่วนตัวของข้อมูล ซึ่ง ZKP มีแนวโน้มที่จะถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในหลากหลายอุตสาหกรรมมากขึ้นในอนาคต