Реализация алгоритма доказательства с нулевым разглашением в технологии цифровой личности в управлении информационно-технологическими процессами предприятия

Артем Сергеевич Акутин; Александр Валерьевич Бровко

doi:10.17308/sait/1995-5499/2024/2/113-122

Артем Сергеевич Акутин Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина https://orcid.org/0009-0001-1170-5415
Александр Валерьевич Бровко Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина https://orcid.org/0000-0002-6956-4299

DOI: https://doi.org/10.17308/sait/1995-5499/2024/2/113-122

Ключевые слова: децентрализация, подтверждение с нулевым разглашением, криптография

Аннотация

В работе обсуждаются модели и методы реализации криптографических алгоритмов доказательства с нулевым разглашением и рассматриваются различные формы этих алгоритмов, такие как zk-SNARK и zk-STARK. Применение реализации данных алгоритмов обсуждается в рамках построения системы цифровой (суверенной) личности. Также в работе подробно разбирается технология zk-STARK, приводятся последовательные шаги и математические абстракции, которые могут реализовать подобный алгоритм и применить его в конструируемом решении. Реализация алгоритма приводится на примере формулировки гипотезы Коллатца, рассматривается построение запроса, формирование ограничений запроса (constraints), описывается пример формирования полинома с высокой степенью и последующего применения технологии FRI (Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs of Proximity). В работе также разбирается механизм работы со степенями полинома, позволяющий снизить степень и упростить работу алгоритма. Предложен новый метод, позволяющий повысить безопасность систем, использующих распределенный реестр данных (блокчейн): в работе рассматривается разработанный прототип, использующий технологию zk-STARK, которая избавляется от доверенной установки (потенциальной уязвимости zk-SNARK) и реализует алгоритм, устойчивый к атакам, с использованием квантовых компьютеров. Применение алгоритма рассматривается на прототипе блокчейна, который позволяет выпускать новые транзакции с поддержкой описанного метода. В работе приведены метрики прототипа, измерение количества транзакций в секунду, а также времени отклика узла блокчейна и потребляемой одним узлом оперативной памяти.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Артем Сергеевич Акутин, Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина

аспирант кафедры «Прикладные информационные технологии», Саратовского государственного технологического университета им. Ю. А. Гагарина

Александр Валерьевич Бровко, Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина

д.ф.-м.н, доцент, профессор кафедры ПИТ Саратовского государственного технологического университета им. Ю. А. Гагарина

Литература

1. Eli Ben-Sasson, Alessandro Chiesa, Christina Garman, Matthew Green, Ian Miers, Eran Tromer an Madars Virza (2014) Zerocash: Decentralized Anonymous Payments from Bitcoin. Proceedings of the IEEE Symposium on Security & Privacy (Oakland). P. 459–474.
2. Zhang Zongyang, Weihan Li, Liu Haitao and Liu Jianwei (2020). A Refined Analysis of Zcash Anonymity. IEEE Access. 8. 31845-31853. DOI
3. Luong D. A. and Park J. H. (2023) Privacy-Preserving Identity Management System on Blockchain Using Zk-SNARK. In IEEE Access. Vol. 11. P. 1840–1853. DOI
4. Naik N. and Jenkins P. (2020) uPort OpenSource Identity Management System: An Assessment of Self-Sovereign Identity and User-Centric Data Platform Built on Blockchain. 2020 IEEE International Symposium on Systems Engineering (ISSE), Vienna, Austria. P. 1–7. DOI
5. Akutin A. S., Brovko A. V. (2023) Decentralized data registry in sovereign personality technology. Engineering Bulletin of the Don. No 7. online edition
6. Demochkina P. B. (2020) Scalable zk-SNARK. Bulletin of the Baltic Federal University named after I. Kant. Series: Physical, mathematical and technical sciences. No 4. P. 34–41. – EDN JIMMOU.
7. Sasson E., Chiesa A., Tromer E. and Virza M. (2017) Scalable Zero Knowledge via Cycles of Elliptic Curves. Algorithmica. № 79 (4). P. 1102– 1160.
8. Jens Groth. (2016). On the Size of Pairingbased Non-interactive Arguments.
9. Eli Ben-Sasson (2018) Cryptology ePrint Archive, Paper 2018/046. Scalable, transparent, and post-quantum secure computational integrity.
10. Ben-Sasson E., Bentov I., Horesh Y., and Riabzev M. (2018). Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs of Proximity. In 45th International Colloquium on Automata, Languages, and Programming (ICALP 2018). P. 14:1–14:17. Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum fur Informatik. DOI
11. Tran Anh Minh (2022) Theoretical and practical introduction to ZK-SNARKs and ZK-STARKs, Master Thesis, Masaryk University.
12. Berentsen Aleksander, Lenzi Jeremias and Nyffenegger Remo (2022) A Walk-through of a Simple Zk-STARK Proof (December 21). Available at SSRN: URL or DOI
13. Akutin A. S. and Brovko A. V. (2021) Sovereign personality system based on a distributed data registry. Bulletin of the Saratov State Technical University. № 4(91). P. 5–12. EDN XLLQOQ.