イーサリアムやZ-Cashで採用されている「ゼロ知識証明」とは?その仕組みについて解説

イーサリアムやZ-Cashで採用されている「ゼロ知識証明」についてご存知でしょうか。トランザクションのプライバシー保護に関わる技術として用語を耳にしたことがある方も多いかもしれません。本記事では、ゼロ知識証明の仕組みについて解説します。

ゼロ知識証明とは


ゼロ知識証明とは、ある人(証明者)が別のある人(承認者)に対して、与えられた情報が「真実である」ということ以外に情報を与えず、その情報が「真実である」ということを証明する手法のことです。平たく言うと、取引をする当事者間で情報の内容を明かさずに「不正ではなく真実である」ということを伝える手段です。
プロセスとしては、①証明者が取引の承認者に対してハッシュ値に関する知識の証明をする②次にその承認者が証明者に対して「ハッシュ変更の規則は?」「ハッシュ変更後の値は?」という2つの問いかけのうちひとつを問い、証明者が正確な回答を出来るかどうか検証する③この試行を複数回繰り返すことで正しい知識を保有しているかどうか検証できる、という手順になります。
イーサリアムとZ-Cashには、このゼロ知識証明を駆使したzk-SNARKs(Zero Knowledge-Succint Non-interactive ARgument of Knowledge)という技術が使われています。
zk-SNARKsは、証明用の鍵と承認用の鍵を生成するアルゴリズム、証明者が正当な証明を生成する為のアルゴリズム、承認者が証言者の発言を不正か正当化判断して承認する為のアルゴリズムの3種類で構成されていて、ゼロ知識証明のプロセスの3番目である複数回の試行を省略することができます。これがNon-interactiveの部分に該当し、承認作業を省略することで所要時間を短縮することが可能です。

イーサリアムのゼロ知識証明


イーサリアムは、その取引量の増加と共にトランザクション遅延が多くなり、スケーラビリティ問題が懸念されていましたが、同時に取引のプライバシー保護の問題も取り上げられていました。
ブロックチェーン上ではユーザーのアドレスが誰でも確認できるため、その取引履歴から個人情報やプライバシーなどが漏洩してしまう心配がありました。
そこでイーサリアムのアップデート「Byzantium」から、このzk-ZNARKsの機能が追加されました。これを用いることによって、トランザクションのアドレスや送金額といった他人には公開したくない情報を隠したままトークンを送金することが可能になりました。

Z-Cashのゼロ知識証明

Z-Cashは、zk-SNARKsを用いることで、トランザクションの完全な匿名性を実現した匿名性通貨として知られています。Z-Cashは、アドレスの匿名化をネットワークの広範囲に適用することで、攻撃を意図する者が目当てのトランザクションを見つけ出すコストを大幅に増大させています。これにより、攻撃のインセンティブを失わせることで、安全性を保つ仕組みになっています。
Z-Cashは、トランザクション内容が完全に公開されるパブリックトランザクションと完全非公開の匿名トランザクションを使い分けることができます。

このように、ゼロ知識証明はプライバシー保護のための技術として注目される一方で、マネーロンダリングのような犯罪に使われてしまうこともあるのではないかという懸念があります。しかし実用性という観点では、トランザクションの公開・非公開を選択することができる方が利用しやすいのではないでしょうか。

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