टाइपस्क्रिप्ट जीरो-नॉलेज प्रूफ: टाइप सेफ्टी के साथ प्राइवेसी टेक्नोलॉजी

आज के डिजिटल परिदृश्य में, गोपनीयता सर्वोपरि है। डेवलपर्स के रूप में, हमारी जिम्मेदारी है कि हम ऐसे एप्लिकेशन बनाएं जो उपयोगकर्ता डेटा की रक्षा करें और सुरक्षित इंटरैक्शन सुनिश्चित करें। जीरो-नॉलेज प्रूफ (ZKPs) एक क्रिप्टोग्राफिक तकनीक है जो एक पक्ष (प्रूवर) को दूसरे पक्ष (वेरिफायर) को यह साबित करने की अनुमति देती है कि एक कथन सत्य है, बिना कथन की वैधता के अलावा कोई जानकारी प्रकट किए। यह तकनीक वित्त और स्वास्थ्य सेवा से लेकर मतदान प्रणालियों और आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन तक विभिन्न उद्योगों में क्रांति ला रही है।

यह ब्लॉग पोस्ट ZKPs की दुनिया में गहराई से उतरता है, जो टाइपस्क्रिप्ट के साथ उनके कार्यान्वयन और उपयोग पर ध्यान केंद्रित करता है। टाइपस्क्रिप्ट, अपने मजबूत टाइप सिस्टम के साथ, सुरक्षित और विश्वसनीय ZKP एप्लिकेशन विकसित करने के लिए एक शक्तिशाली वातावरण प्रदान करता है। हम मौलिक अवधारणाओं, व्यावहारिक उदाहरणों और ZKPs को टाइपस्क्रिप्ट की टाइप सेफ्टी सुविधाओं के साथ संयोजित करने के लाभों का पता लगाएंगे।

जीरो-नॉलेज प्रूफ क्या हैं?

अपने मूल में, जीरो-नॉलेज प्रूफ दो पक्षों के बीच एक प्रोटोकॉल है: एक प्रूवर और एक वेरिफायर। प्रूवर का लक्ष्य वेरिफायर को यह विश्वास दिलाना है कि उसके पास कुछ ज्ञान है या वह एक विशिष्ट शर्त को पूरा करता है, बिना ज्ञान को स्वयं प्रकट किए। एक ऐसे परिदृश्य की कल्पना करें जहां एलिस बॉब को यह साबित करना चाहती है कि वह एक सुडोकू पहेली का हल जानती है, बिना उसे हल दिखाए। ZKPs उसे ठीक ऐसा करने में सक्षम बनाते हैं।

जीरो-नॉलेज प्रूफ के प्रमुख गुण:

• पूर्णता (Completeness): यदि कथन सत्य है, तो एक ईमानदार प्रूवर एक ईमानदार वेरिफायर को मना सकता है।
• शुद्धता (Soundness): यदि कथन असत्य है, तो कोई भी प्रूवर एक ईमानदार वेरिफायर को मना नहीं सकता है।
• जीरो-नॉलेज (Zero-Knowledge): वेरिफायर कथन की वैधता के अलावा कुछ भी नहीं सीखता है।

जीरो-नॉलेज प्रूफ के प्रकार:

ZKPs के कई प्रकार मौजूद हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी ताकत और कमजोरियां हैं। कुछ सबसे प्रमुख में शामिल हैं:

• zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive ARguments of Knowledge): अपने छोटे प्रूफ आकार और तेज़ सत्यापन समय के लिए जाने जाते हैं, जो उन्हें ऑन-चेन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। हालांकि, उन्हें अक्सर एक विश्वसनीय सेटअप की आवश्यकता होती है।
• zk-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent ARguments of Knowledge): अधिक स्केलेबिलिटी और पारदर्शिता प्रदान करते हैं, क्योंकि उन्हें विश्वसनीय सेटअप की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, वे आम तौर पर बड़े प्रूफ आकार में परिणाम देते हैं।
• सिग्मा प्रोटोकॉल (Sigma Protocols): इंटरैक्टिव प्रोटोकॉल जिन्हें फिएट-शामिर ह्यूरिस्टिक का उपयोग करके गैर-इंटरैक्टिव बनाया जा सकता है।

जीरो-नॉलेज प्रूफ के लिए टाइपस्क्रिप्ट क्यों?

टाइपस्क्रिप्ट ZKP अनुप्रयोगों के विकास में कई फायदे लाता है:

• टाइप सेफ्टी (Type Safety): टाइपस्क्रिप्ट का स्टैटिक टाइपिंग सिस्टम विकास प्रक्रिया में शुरुआती त्रुटियों को पकड़ने में मदद करता है, बग्स के जोखिम को कम करता है और कोड विश्वसनीयता में सुधार करता है। जटिल क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम से निपटने के दौरान यह महत्वपूर्ण है।
• कोड रखरखाव (Code Maintainability): ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग और मॉड्यूलरिटी के लिए टाइपस्क्रिप्ट का समर्थन कोड को समझना, बनाए रखना और विस्तारित करना आसान बनाता है।
• बेहतर डेवलपर अनुभव (Improved Developer Experience): टाइपस्क्रिप्ट उत्कृष्ट टूलिंग प्रदान करता है, जिसमें ऑटोकंपलीशन, रीफैक्टरिंग और डिबगिंग सपोर्ट शामिल है, जो डेवलपर उत्पादकता को बढ़ाता है।
• जावास्क्रिप्ट संगतता (JavaScript Compatibility): टाइपस्क्रिप्ट जावास्क्रिप्ट में संकलित होता है, जो प्लेटफार्मों और ब्राउज़रों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संगतता सुनिश्चित करता है।

एक टाइपस्क्रिप्ट ZKP डेवलपमेंट एनवायरनमेंट सेट अप करना

कोड में गोता लगाने से पहले, आइए अपना डेवलपमेंट एनवायरनमेंट सेट अप करें। हमें Node.js, npm (या yarn), और VS कोड जैसे कोड एडिटर की आवश्यकता होगी।

1. Node.js और npm इंस्टॉल करें: आधिकारिक वेबसाइट (nodejs.org) से Node.js डाउनलोड और इंस्टॉल करें। npm आमतौर पर Node.js के साथ शामिल होता है।
2. टाइपस्क्रिप्ट इंस्टॉल करें: एक टर्मिनल खोलें और चलाएँ: npm install -g typescript
3. Circom और SnarkJS इंस्टॉल करें (यदि zk-SNARKs का उपयोग कर रहे हैं): ये उपकरण zk-SNARKs के लिए सर्किट को परिभाषित करने और संकलित करने के लिए आवश्यक हैं। इन्हें विश्व स्तर पर इंस्टॉल करें: npm install -g circom snarkjs
4. एक नया टाइपस्क्रिप्ट प्रोजेक्ट बनाएं: अपने प्रोजेक्ट के लिए एक नई डायरेक्टरी बनाएं और एक टाइपस्क्रिप्ट प्रोजेक्ट इनिशियलाइज़ करें: mkdir my-zkp-project && cd my-zkp-project && tsc --init
5. आवश्यक लाइब्रेरीज़ इंस्टॉल करें: किसी भी अन्य आवश्यक लाइब्रेरीज़ को इंस्टॉल करें, जैसे कि बड़ी संख्याओं को संभालने या क्रिप्टोग्राफिक ऑपरेशन करने के लिए। उदाहरण के लिए: npm install snarkjs circomlib @noble/curves

उदाहरण: टाइपस्क्रिप्ट के साथ एक साधारण zk-SNARK

आइए Circom और SnarkJS का उपयोग करके एक बुनियादी zk-SNARK उदाहरण का वर्णन करें। यह उदाहरण एक गुप्त मान 'x' के ज्ञान को साबित करता है जैसे कि x * x * x + x == 35।

1. Circom सर्किट को परिभाषित करें (circuit.circom):

            pragma circom 2.0.0;

template MyCircuit() {
  signal input x;
  signal output out;

  signal sqr <-- x * x;
  signal cube <-- sqr * x;

  out <== cube + x;

  out === 35;
}

component main {public: out} = MyCircuit();

            

              
                Copy
              
            
          

यह सर्किट एक साधारण गणना को परिभाषित करता है: `x^3 + x = 35`। लक्ष्य 'x' के मान को प्रकट किए बिना उसके ज्ञान को साबित करना है।

2. Circom सर्किट को संकलित करें:

R1CS (Rank-1 Constraint System) प्रतिनिधित्व और WASM कोड उत्पन्न करने के लिए Circom कंपाइलर का उपयोग करें:

            circom circuit.circom --r1cs --wasm

            

              
                Copy
              
            
          

3. प्रूफिंग और सत्यापन कुंजी उत्पन्न करें:

SnarkJS का उपयोग विश्वसनीय सेटअप करने और प्रूफिंग और सत्यापन कुंजी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। महत्वपूर्ण: एक उत्पादन वातावरण में, कमजोरियों को रोकने के लिए विश्वसनीय सेटअप के लिए एक सुरक्षित मल्टी-पार्टी गणना (MPC) का उपयोग किया जाना चाहिए।

            snarkjs powersoftau new bn128 12 powersOfTau2_12.ptau
snarkjs powersoftau prepare phase2 powersOfTau2_12.ptau powersOfTau2_12_final.ptau
snarkjs plonk setup circuit.r1cs powersOfTau2_12_final.ptau circuit.zkey

            

              
                Copy
              
            
          

4. विटनेस उत्पन्न करें:

एक टाइपस्क्रिप्ट फ़ाइल (जैसे, `generate_witness.ts`) बनाएँ, ताकि विटनेस उत्पन्न किया जा सके, जिसमें एक दिए गए इनपुट के लिए सर्किट में सभी संकेतों के मान शामिल होते हैं।

            import { groth16 } from 'snarkjs';
import * as fs from 'fs';

async function generateWitness() {
  const input = { x: 3 }; // The secret value 'x'

  const witness = await groth16.fullProve(input, "circuit_js/circuit.wasm", "circuit.zkey");
  fs.writeFileSync("witness.json", JSON.stringify(witness, null, 2));

  console.log("Witness generated successfully!");
}

generateWitness();

            

              
                Copy
              
            
          

npm का उपयोग करके `snarkjs` इंस्टॉल करें: npm install snarkjs। फिर, टाइपस्क्रिप्ट फ़ाइल चलाएँ: ts-node generate_witness.ts। आपको `ts-node` इंस्टॉल करने की आवश्यकता हो सकती है: npm install -g ts-node

5. प्रूफ उत्पन्न करें:

`generate_witness.ts` फ़ाइल को प्रूफ उत्पन्न करने के लिए भी संशोधित करें:

            import { groth16 } from 'snarkjs';
import * as fs from 'fs';

async function generateWitnessAndProof() {
  const input = { x: 3 }; // The secret value 'x'

  const { proof, publicSignals } = await groth16.fullProve(input, "circuit_js/circuit.wasm", "circuit.zkey");
  fs.writeFileSync("proof.json", JSON.stringify(proof, null, 2));
  fs.writeFileSync("public.json", JSON.stringify(publicSignals, null, 2));

  console.log("Proof generated successfully!");
}

generateWitnessAndProof();

            

              
                Copy
              
            
          

स्क्रिप्ट चलाएँ: ts-node generate_witness.ts।

6. प्रूफ सत्यापित करें:

जनरेट किए गए प्रूफ को सत्यापित करने के लिए एक और टाइपस्क्रिप्ट फ़ाइल (जैसे, `verify_proof.ts`) बनाएँ।

            import { groth16 } from 'snarkjs';
import * as fs from 'fs';

async function verifyProof() {
  const vKey = JSON.parse(fs.readFileSync("circuit.vkey").toString());
  const proof = JSON.parse(fs.readFileSync("proof.json").toString());
  const publicSignals = JSON.parse(fs.readFileSync("public.json").toString());

  const verified = await groth16.verify(vKey, publicSignals, proof);

  if (verified) {
    console.log("Proof verified successfully!");
  } else {
    console.log("Proof verification failed.");
  }
}

verifyProof();

            

              
                Copy
              
            
          

सत्यापन स्क्रिप्ट चलाने से पहले, `.zkey` फ़ाइल से सत्यापन कुंजी निर्यात करें:

            snarkjs zkey export verificationkey circuit.zkey circuit.vkey

            

              
                Copy
              
            
          

सत्यापन स्क्रिप्ट चलाएँ: ts-node verify_proof.ts।

यह उदाहरण Circom, SnarkJS और टाइपस्क्रिप्ट का उपयोग करके zk-SNARK बनाने और सत्यापित करने की बुनियादी कार्यप्रणाली को प्रदर्शित करता है। यद्यपि यह एक सरलीकृत उदाहरण है, यह इसमें शामिल प्रमुख चरणों को उजागर करता है।

टाइपस्क्रिप्ट ZKP के वास्तविक दुनिया के उपयोग के मामले

ZKPs विभिन्न उद्योगों में अनुप्रयोग ढूंढ रहे हैं:

• विकेन्द्रीकृत वित्त (DeFi): DeFi प्रोटोकॉल में उपयोगकर्ता गोपनीयता की रक्षा करना, गोपनीय लेनदेन को सक्षम करना, और संवेदनशील जानकारी प्रकट किए बिना ऋण संपार्श्विक को सत्यापित करना। उदाहरण के लिए, विकेन्द्रीकृत एक्सचेंजों (DEXs) पर लेनदेन की मात्रा और प्रेषक/प्राप्तकर्ता पहचान को छिपाना।
• आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन (Supply Chain Management): संवेदनशील आपूर्तिकर्ता जानकारी प्रकट किए बिना सामान की प्रामाणिकता और उत्पत्ति को सत्यापित करना। यह जालसाजी को रोकने और नैतिक सोर्सिंग सुनिश्चित करने में मदद कर सकता है। उदाहरण के लिए, विशिष्ट फैक्ट्री विवरण प्रकट किए बिना किसी उत्पाद की उत्पत्ति और प्रमाणन को साबित करना।
• मतदान प्रणाली (Voting Systems): सुरक्षित और निजी ई-मतदान प्रणाली का निर्माण करना जहां व्यक्तिगत मतदाता प्राथमिकताओं को प्रकट किए बिना वोटों को सत्यापित किया जा सकता है। यह निष्पक्ष और पारदर्शी चुनावों को सुनिश्चित करता है।
• स्वास्थ्य सेवा (Healthcare): चिकित्सा डेटा को सुरक्षित और निजी रूप से साझा करना। मरीज यह साबित कर सकते हैं कि वे अपने पूरे मेडिकल इतिहास को प्रकट किए बिना कुछ स्वास्थ्य मानदंडों को पूरा करते हैं। उदाहरण के लिए, अन्य चिकित्सा स्थितियों का खुलासा किए बिना किसी बीमारी के प्रति प्रतिरक्षा को साबित करना।
• पहचान प्रबंधन (Identity Management): संवेदनशील व्यक्तिगत जानकारी प्रकट किए बिना उपयोगकर्ता पहचान को सत्यापित करना। उपयोगकर्ता यह साबित कर सकते हैं कि वे अपनी सटीक जन्मतिथि का खुलासा किए बिना एक निश्चित उम्र से अधिक हैं।
• मशीन लर्निंग (Machine Learning): अंतर्निहित डेटा को प्रकट किए बिना मशीन लर्निंग मॉडल और डेटासेट की अखंडता को सत्यापित करना। यह निष्पक्षता सुनिश्चित करने और पूर्वाग्रह को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।

उन्नत विषय और विचार

बुनियादी बातों से परे, कई उन्नत विषय तलाशने लायक हैं:

• सही ZKP प्रणाली का चयन करना: उचित ZKP प्रणाली (zk-SNARKs, zk-STARKs, आदि) का चयन एप्लिकेशन की विशिष्ट आवश्यकताओं पर निर्भर करता है, जिसमें प्रूफ आकार, सत्यापन समय और सुरक्षा धारणाओं जैसे कारकों पर विचार किया जाता है।
• कस्टम सर्किट को लागू करना: ZKP प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए कुशल और सुरक्षित सर्किट डिजाइन करना महत्वपूर्ण है। इसके लिए अंतर्निहित क्रिप्टोग्राफिक सिद्धांतों की गहरी समझ और बाधाओं पर सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता है।
• बड़े डेटासेट को संभालना: ZKP अनुप्रयोगों में बड़े डेटासेट को संसाधित करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है। स्केलेबिलिटी में सुधार के लिए मेर्कल ट्री और रिकर्सिव ZKPs जैसी तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है।
• सुरक्षा ऑडिट: ZKP कार्यान्वयन में संभावित कमजोरियों की पहचान करने और उन्हें कम करने के लिए गहन सुरक्षा ऑडिट आवश्यक हैं। अपने कोड और सर्किट डिजाइनों की समीक्षा करने के लिए अनुभवी सुरक्षा शोधकर्ताओं के साथ जुड़ें।
• प्रदर्शन अनुकूलन (Performance Optimization): वास्तविक दुनिया की तैनाती के लिए ZKP अनुप्रयोगों के प्रदर्शन को अनुकूलित करना महत्वपूर्ण है। अपने कोड और सर्किट को प्रोफाइल करने से बाधाओं और सुधार के क्षेत्रों की पहचान करने में मदद मिल सकती है।

टाइपस्क्रिप्ट ZKP अनुप्रयोगों के विकास के लिए सर्वोत्तम अभ्यास

यहां टाइपस्क्रिप्ट ZKP अनुप्रयोगों को विकसित करते समय पालन करने के लिए कुछ सर्वोत्तम अभ्यास दिए गए हैं:

• सुरक्षा को प्राथमिकता दें: विकास प्रक्रिया के दौरान सुरक्षा सर्वोच्च प्राथमिकता होनी चाहिए। स्थापित क्रिप्टोग्राफिक लाइब्रेरीज़ का उपयोग करें और सुरक्षा सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करें।
• स्पष्ट और संक्षिप्त कोड लिखें: ऐसा कोड लिखें जो समझने और बनाए रखने में आसान हो। सार्थक चर नामों का उपयोग करें और जटिल तर्क को समझाने के लिए टिप्पणियाँ जोड़ें।
• पूरी तरह से परीक्षण करें: यह सुनिश्चित करने के लिए अपने कोड का पूरी तरह से परीक्षण करें कि यह सही ढंग से कार्य करता है और हमलों के प्रति प्रतिरोधी है। विभिन्न परिदृश्यों को कवर करने के लिए यूनिट टेस्ट, इंटीग्रेशन टेस्ट और फज़ टेस्टिंग का उपयोग करें।
• अपने कोड का दस्तावेजीकरण करें: अपने कोड का स्पष्ट और व्यापक रूप से दस्तावेजीकरण करें। सर्किट डिज़ाइन, क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल और API उपयोग के विस्तृत स्पष्टीकरण प्रदान करें।
• अपडेटेड रहें: ZKPs का क्षेत्र लगातार विकसित हो रहा है। यह सुनिश्चित करने के लिए नवीनतम शोध और विकास के साथ अपडेटेड रहें कि आपके एप्लिकेशन सुरक्षित और कुशल बने रहें।
• लिंटिंग और फ़ॉर्मेटिंग का उपयोग करें: लिंटर्स और फ़ॉर्मेटर्स (जैसे, ESLint, Prettier) का उपयोग करके लगातार कोड शैली लागू करें।
• मॉड्यूलर डिज़ाइन: रखरखाव और परीक्षण क्षमता में सुधार के लिए अपने कोड को छोटे, पुन: प्रयोज्य मॉड्यूल में तोड़ें।

निष्कर्ष

जीरो-नॉलेज प्रूफ एक शक्तिशाली तकनीक है जिसमें विभिन्न डोमेन में गोपनीयता और सुरक्षा में क्रांति लाने की क्षमता है। टाइपस्क्रिप्ट की टाइप सेफ्टी और डेवलपर-अनुकूल सुविधाओं का लाभ उठाकर, हम मजबूत और विश्वसनीय ZKP एप्लिकेशन बना सकते हैं। जबकि ZKP अनुप्रयोगों के विकास के लिए विवरणों पर सावधानीपूर्वक ध्यान और क्रिप्टोग्राफी की गहरी समझ की आवश्यकता होती है, बढ़ी हुई गोपनीयता और सुरक्षा के लाभ इसे एक सार्थक प्रयास बनाते हैं। जैसे-जैसे तकनीक परिपक्व होती है और टूलिंग में सुधार होता है, हम भविष्य में ZKPs को और भी व्यापक रूप से अपनाने की उम्मीद कर सकते हैं, जिससे उपयोगकर्ताओं को उनके डेटा पर अधिक नियंत्रण मिलेगा और एक अधिक सुरक्षित और भरोसेमंद डिजिटल दुनिया को बढ़ावा मिलेगा।

यह पोस्ट टाइपस्क्रिप्ट ZKPs की दुनिया की खोज के लिए एक शुरुआती बिंदु प्रदान करती है। गोपनीयता-बढ़ाने वाली प्रौद्योगिकियों के भविष्य को आकार देने में मदद करने के लिए सीखना, प्रयोग करना और बढ़ते समुदाय में योगदान देना जारी रखें।