Vega تجلب البراهين ذات المعرفة الصفرية للتحقق من الهوية في أقل من 100 مللي ثانية

Vega هو نظام براهين ذو معرفة صفرية يتيح للمستخدمين إثبات حقائق من بيانات الاعتماد الحكومية، مثل العمر أو الشخصية أو الوضع المهني، دون الكشف عن بيانات الاعتماد نفسها. بيانات الاعتماد لا تغادر الجهاز أبدًا، ويتم توليد البرهان في أقل من 100 مللي ثانية على جهاز عميل تجاري دون إعداد موثوق.

مع بدء وكلاء الذكاء الاصطناعي في التصرف نيابة عن البشر والتفاعل مع الأنظمة اللامركزية، ستنمو الحاجة إلى طرق سريعة تحافظ على الخصوصية لإثبات بيانات الاعتماد. صمم مطورو Vega للإجابة عن سؤال أساسي: هل يمكننا جعل إثبات شيء ما حول بيانات الاعتماد دون الكشف عنها عمليًا؟

كيف يعمل

يستخدم Vega البراهين ذات المعرفة الصفرية (ZKPs) للسماح للمستخدم بإثبات ادعاء، مثل "أنا فوق 21 عامًا"، دون الكشف عن أي شيء آخر. يعمل البرهان مباشرة على بيانات الاعتماد كما صدرت، لذا لا يحتاج المُصدر إلى تغيير أي شيء. يعتمد النظام على مكونات بناء من أبحاث سابقة: Spartan لإثبات R1CS الفعال دون إعداد موثوق، وNova لخطط الطي، وHyperNova للمعرفة الصفرية عبر NovaBlindFold، وNeutronNova للطي الفعال للدفعات.

يجمع Vega هذه المكونات في نظام برهان واحد بتصميم بسيط. تُبنى الدائرة من عدد صغير من المكونات القياسية، دون تركيبات متعددة الحقول الغريبة ودون إعداد موثوق. فوق هذا الأساس، يضيف Vega القدرة على إعادة استخدام العمل عبر براهين متعددة لنفس بيانات الاعتماد وطريقة جديدة لتحقيق المعرفة الصفرية بأقل تكلفة إضافية.

مقاييس الأداء

يولد Vega برهانًا ذا معرفة صفرية عن العمر من رخصة قيادة متنقلة نموذجية، بحوالي 2 كيلوبايت (KB)، في 92 مللي ثانية على جهاز عميل تجاري. البرهان الناتج هو 108 KB ويمكن التحقق منه في 23 مللي ثانية. لبيانات الاعتماد الأصغر، ينخفض وقت الإثبات إلى 62 مللي ثانية، مع براهين بحجم 83 KB وتحقق في 17 مللي ثانية. مفتاح المُثبت هو 464 KB، مما يناسب أي هاتف بسهولة.

إثبات الطي وإعادة الاستخدام

تأتي سرعة Vega من فكرتين: إثبات الطي وإعادة الاستخدام وتصميم الدائرة المركزة على البحث. بدلاً من فك تشفير SHA-256 بالكامل، يُعرف Vega دائرة "خطوة" صغيرة واحدة تثبت خطوة ضغط واحدة، تُنشأ مرة واحدة لكل كتلة. تقوم خطة طي NeutronNova بدمجها في حال واحد. يحتاج Spartan بعدها فقط إلى إثبات دائرة بحجم خطوة واحدة إلى جانب دائرة "أساسية" منفصلة تعالج باقي الفحوص، بما في ذلك التحقق من التوقيع ومسندات العمر.

لمنع تسرب المعلومات القائمة على الطول من أحجام بيانات الاعتماد المتغيرة، تشارك جميع دوائر الخطوة جدولًا ملتزمًا من الهضمات الوسيطة. تختار الدائرة الأساسية الهضم المناسب باستخدام فهرس خاص.

المعرفة الصفرية بتكلفة منخفضة

يحقق Vega المعرفة الصفرية بنهج بسيط: يلتزم بكل رسالة باستخدام التزامات تشفيرية مخفية، ثم يعبر عن فحوص المُدقق كنظام قيود صغير، بضع مئات من القيود فقط، ويطويها مع حال عشوائي عبر خطة طي Nova. هذا يخفي البيانات الأساسية، لذا تتدرج تكلفة المعرفة الصفرية مع نظام القيود الصغير، وليس مع البيانات السرية الكاملة.

ربط الجهاز وربط الجلسة

بدون ربط الجهاز، يمكن لأي شخص يحصل على بيانات اعتماد مسربة توليد براهين صالحة لأي جلسة. يعالج Vega هذا من خلال طلب توقيع جهاز الحامل على nonce جلسة جديدة باستخدام مفتاح الجهاز الخاص، المرتبط بالعنصر الآمن للهاتف. تستخرج الدائرة المفتاح العام للجهاز من بيانات الاعتماد عبر البحث وتتحقق من توقيع الجهاز على تجزئة nonce الجلسة.

للعروض المتكررة، يقسم Vega بيانات المُثبت السرية إلى ثلاثة أجزاء: بيانات مشتركة (جداول SHA-256)، بيانات ملتزمة مسبقًا (توقيع المُصدر، مواقع الحقول)، وبيانات متصلة (توقيع الجهاز، التاريخ). قبل كل برهان، تُنعش الالتزامات المحسوبة مسبقًا بعشوائية جديدة، وهو أرخص من إعادة حسابها ويضمن أن برهانين حول نفس بيانات الاعتماد لا يمكن ربطهما.

تجنب المُحلل اللغوي

يتجنب Vega بناء محلل CBOR كامل كدائرة عن طريق معالجة بيانات الاعتماد كجدول بحث قابل للعنونة بالبايت. تتحقق الدائرة من أن البايتات تطابق بيانات الاعتماد الموثقة، وأن بادئة CBOR الصحيحة تظهر في بداية الحقل، وأن العناوين متجاورة. هذا يستبدل محللًا كاملاً ببضع عمليات بحث.

الآثار المترتبة على الهوية والذكاء الاصطناعي

لـ Vega آثار تتجاوز رخص القيادة المتنقلة. مع بدء وكلاء الذكاء الاصطناعي المستقلين في التصرف نيابة عن الأشخاص، سيحتاج هؤلاء الوكلاء إلى إثبات حقائق حول الإنسان الذي يمثلونه. برهان ذو معرفة صفرية يُولد على جهاز الإنسان، مرتبط بجلسة الوكيل عبر ربط الجهاز، يتيح للوكيل تقديم إشارات هوية دون الاحتفاظ بالأسرار.

في الأنظمة اللامركزية، يمكن لـ Vega ربط الهوية الخارجية بالأنظمة على السلسلة. يمكن لبرهان ZKP على بيانات اعتماد خارج السلسلة إثبات حقيقة من بيانات اعتماد حكومية، ويتلقى المُدقق على السلسلة البرهان فقط. لا يرى أي وسيط بيانات الاعتماد، ويضمن إعادة التوزيع العشوائي أن البراهين المتكررة غير قابلة للربط.

Vega مطبق بلغة Rust وسيكون مفتوح المصدر قريبًا. نظام البراهين الذي يعمل به Vega متاح بالفعل كمشروع spartan2 مفتوح المصدر على GitHub. سيتم تقديم ورقة بحثية، بالتعاون مع داريا كافاني، في ندوة IEEE القادمة حول الأمن والخصوصية في سان فرانسيسكو.