Proof of Knowledge

¿Qué es Proof of Knowledge en el ámbito cripto?

Proof of Knowledge es una prueba criptográfica mediante la que un probador convence a un verificador de que conoce un secreto o testigo concreto, sin tener necesariamente que revelarlo.En el ámbito de las criptomonedas, Proof of Knowledge suele tratarse en relación con las pruebas de conocimiento cero, zk-SNARK, zk-STARK, los sistemas de identidad, las transacciones privadas, los diseños de prueba de reservas y la computación verificable.Una prueba de conocimiento se diferencia de una prueba normal que solo demuestra que una afirmación es verdadera.En concreto, demuestra que el probador posee conocimiento de información oculta que hace verdadera la afirmación.

El proyecto de pruebas de conocimiento cero del NIST explica que suele ser útil hablar de una prueba de conocimiento cero de conocimiento cuando se demuestra una afirmación acreditando que se conoce información secreta, también llamada testigo, que concuerda con una instancia pública.

En pocas palabras, Proof of Knowledge responde a la pregunta: «¿Puedes demostrar que conoces el secreto sin enseñármelo?»Esto resulta muy útil en el mundo cripto porque las blockchains necesitan verificar información, pero los usuarios y las aplicaciones suelen necesitar privacidad.Una wallet, un protocolo o un usuario pueden necesitar demostrar que conocen una clave privada, una credencial, una contraseña, un valor de apertura, una ruta de Merkle, un secreto de transacción o un testigo de cálculo.Proof of Knowledge lo hace posible sin exponer directamente los datos sensibles.Este concepto es uno de los principales componentes de los sistemas cripto modernos centrados en la privacidad y la escalabilidad.

Cómo funciona Proof of Knowledge

Un sistema Proof of Knowledge suele incluir un probador, un verificador, una afirmación y un testigo.El probador es la parte que afirma conocer la información secreta.El verificador es la parte o el contrato inteligente que comprueba la prueba.La afirmación es la declaración pública que se demuestra.El testigo es la información privada que hace verdadera la afirmación.Por ejemplo, la afirmación pública podría ser que un hash determinado tiene una preimagen válida.El testigo sería el valor secreto que produce ese hash.El probador crea una prueba utilizando el testigo y la afirmación pública.El verificador comprueba la prueba y la acepta si es válida.Si el sistema de pruebas está bien diseñado, el verificador queda convencido de que el probador conoce el testigo sin llegar a conocerlo.

Proof of Knowledge frente a prueba de conocimiento cero

Proof of Knowledge y prueba de conocimiento cero son conceptos estrechamente relacionados, pero no son términos idénticos.Una prueba de conocimiento cero se centra en la privacidad.Permite que un probador convenza a un verificador de que una afirmación es verdadera sin revelar más información que la veracidad de esa afirmación.

La documentación de Ethereum sobre pruebas de conocimiento cero explica que una prueba de conocimiento cero permite demostrar que una afirmación es verdadera sin compartir su contenido ni revelar cómo se ha averiguado que lo es.

Una prueba de conocimiento se centra en la posesión de un testigo.Demuestra que el probador conoce información privada que satisface la afirmación pública.Una prueba puede demostrar conocimiento sin ser plenamente de conocimiento cero si filtra información innecesaria.También puede ser de conocimiento cero y demostrar, al mismo tiempo, que se conoce un testigo.Cuando se cumplen ambas propiedades, suele hablarse de una prueba de conocimiento cero de conocimiento.Esta es la idea que subyace a muchos sistemas zk-SNARK utilizados en el ámbito cripto.

Proof of Knowledge frente a Proof of Work

No se debe confundir Proof of Knowledge con Proof of Work.Proof of Work es un mecanismo de consenso en el que los mineros gastan recursos computacionales para proteger una blockchain.Proof of Knowledge es un concepto de prueba criptográfica mediante el que un probador demuestra que conoce un testigo.Proof of Work pregunta: «¿Has dedicado suficientes recursos computacionales para crear este bloque válido?»Proof of Knowledge pregunta: «¿Conoces la información secreta que hace verdadera esta afirmación?»Ambos conceptos pueden utilizar criptografía, pero resuelven problemas distintos.Proof of Work se ocupa principalmente del consenso y de la resistencia a los ataques Sybil.Proof of Knowledge se ocupa principalmente del conocimiento verificable, la privacidad, la autenticación y la corrección.Una blockchain puede utilizar Proof of Work para el consenso y, al mismo tiempo, Proof of Knowledge en las aplicaciones que se construyen sobre ella.Por ejemplo, una cadena PoW puede admitir pruebas de conocimiento cero en herramientas de privacidad o sistemas de prueba.

Proof of Knowledge frente a Proof of Stake

Proof of Knowledge también es distinto de Proof of Stake.Proof of Stake es un mecanismo de consenso en el que los validadores bloquean tokens como garantía para ayudar a proteger una blockchain.Proof of Knowledge no requiere por sí mismo hacer staking de tokens.Requiere demostrar que se conoce un testigo válido.Proof of Stake determina quién puede ayudar a proponer o confirmar bloques.Proof of Knowledge trata de lo que un probador puede demostrar sin revelar datos privados.Una blockchain Proof of Stake puede utilizar Proof of Knowledge en sus aplicaciones, rollups, bridges o sistemas de identidad.Por ejemplo, una cadena de contratos inteligentes PoS puede verificar una prueba zk-SNARK enviada por un usuario o un rollup.Los validadores de la cadena protegen el registro base, mientras que la prueba de conocimiento verifica una afirmación privada o un cálculo concretos.Estas capas pueden funcionar conjuntamente, pero no deben confundirse.

La función del testigo

El testigo es la información secreta que conoce el probador.En Proof of Knowledge, el testigo es la clave de todo el sistema.La afirmación pública se diseña de modo que solo sea posible generar una prueba válida si el probador conoce un testigo adecuado.Por ejemplo, el testigo puede ser una clave privada, una contraseña, un número aleatorio, una ruta de prueba de Merkle, el secreto de una nota, el valor de una credencial o un detalle oculto de una transacción.El verificador no debería necesitar ver directamente el testigo.Solo necesita saber que el probador tiene un testigo válido que cumple las reglas.Esto es importante porque muchos sistemas cripto exigen demostrar autoridad o elegibilidad sin exponer datos sensibles.Un usuario puede necesitar demostrar que pertenece a un grupo sin revelar qué miembro es.Una wallet puede necesitar demostrar que controla un secreto sin exponer la clave secreta.Un protocolo puede necesitar demostrar que una transacción privada es válida sin publicar todos sus detalles privados.

Probador y verificador

Un sistema Proof of Knowledge depende de un probador y un verificador.El probador genera la prueba.El verificador la comprueba.Por lo general, el probador realiza más cálculos que el verificador.Esta asimetría resulta útil en el ámbito cripto porque una parte puede generar pruebas complejas off-chain y muchas partes pueden verificarlas con un coste reducido.En un sistema de contratos inteligentes, el verificador puede ser un contrato on-chain que comprueba una prueba antes de permitir una acción.En un rollup, el verificador puede comprobar que un lote de transacciones se ha procesado correctamente.En un sistema de identidad, puede verificar que un usuario tiene una credencial sin conocer todos sus detalles.El verificador no necesita confiar personalmente en el probador.Solo necesita confiar en la solidez del sistema de pruebas y en la corrección de la lógica del verificador.

Solidez en Proof of Knowledge

La solidez significa que un probador deshonesto no debería poder crear una prueba válida sin conocer realmente el testigo.Esta propiedad es fundamental, porque un sistema de pruebas débil permitiría realizar afirmaciones falsas.Por ejemplo, si un usuario pudiera demostrar que conoce una clave privada sin conocerla realmente, el sistema no serviría de nada.Si el probador de un rollup pudiera demostrar una transición de estado válida sin conocer los datos de transacción válidos, el rollup no sería seguro.La solidez suele basarse en supuestos matemáticos, el diseño del sistema de pruebas, una implementación segura y una construcción correcta del circuito.Una prueba solo puede ser matemáticamente válida para la afirmación exacta codificada en el circuito o programa.Si los desarrolladores escriben un circuito incorrecto, la prueba puede demostrar algo distinto de lo previsto.Por eso, las auditorías de circuitos son extremadamente importantes en los sistemas cripto de conocimiento cero.La solidez protege frente a pruebas falsas, pero solo si la afirmación que se demuestra es la correcta.

Completitud en Proof of Knowledge

La completitud significa que un probador honesto que realmente conoce el testigo debería poder crear una prueba que el verificador acepte.Si un sistema de pruebas no es completo, puede que los usuarios válidos no consigan demostrar afirmaciones verdaderas.Esto supondría un grave problema de usabilidad y seguridad.Por ejemplo, un usuario con una credencial válida debería poder demostrar que cumple los requisitos.Un operador de rollup que dispone de datos de transacción válidos debería poder generar una prueba válida.El titular de una wallet que conoce el secreto correcto debería poder demostrar que lo conoce.La completitud depende de que el software y los parámetros sean correctos, de disponer de suficiente capacidad computacional y de que el sistema de pruebas esté bien diseñado.En aplicaciones cripto reales, la generación de pruebas puede fallar por errores, límites de memoria, entradas incorrectas o versiones de circuito incompatibles.Esto significa que Proof of Knowledge no es solo un concepto matemático.También es un problema de ingeniería.

Propiedad de conocimiento cero

La propiedad de conocimiento cero significa que la prueba no revela información innecesaria sobre el testigo.Es especialmente importante cuando el testigo contiene datos sensibles.Una prueba de conocimiento puede resultar útil aunque no sea de conocimiento cero, pero muchas aplicaciones cripto necesitan ambas propiedades.Por ejemplo, un usuario puede querer demostrar que posee una credencial válida sin revelar su identidad completa.Un sistema de transacciones privadas puede necesitar demostrar que las entradas y salidas cuadran sin revelar el emisor, el receptor ni el importe.Un sistema de prueba de reservas puede necesitar demostrar el control de activos sin revelar públicamente todas las direcciones o saldos.

La explicación de Zcash sobre zk-SNARK describe las pruebas de conocimiento cero como una forma de que un probador demuestre una afirmación a un verificador sin revelar información más allá de su validez.

En una prueba de conocimiento cero de conocimiento, el verificador descubre que el probador conoce el testigo, pero no llega a conocerlo.Este equilibrio entre prueba y privacidad es una de las ideas más importantes de la criptografía moderna.

Proof of Knowledge en zk-SNARK

zk-SNARK significa Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (argumento de conocimiento sucinto, no interactivo y de conocimiento cero).La última parte del nombre, «Argument of Knowledge», está directamente relacionada con Proof of Knowledge.Un zk-SNARK permite al probador crear una prueba pequeña que puede verificarse rápidamente.Puede demostrar que el probador conoce un testigo válido para una afirmación sin revelar el testigo.La investigación académica sobre Zcash describe los zk-SNARK como argumentos de conocimiento cero, no interactivos y de conocimiento, compactos y de verificación computacionalmente ligera.Esto hace que los zk-SNARK sean valiosos para las blockchains, ya que la verificación on-chain es costosa.Una prueba breve que se verifica con poco coste puede reducir las comisiones de gas y hacer viables las aplicaciones privadas o escalables.Los zk-SNARK se utilizan en sistemas de privacidad, rollups, bridges, diseños de prueba de activos, identidad privada y computación verificable.Según el sistema SNARK concreto, los principales compromisos pueden incluir los supuestos de configuración de confianza, la complejidad de los circuitos, el coste de generación de pruebas y el riesgo de implementación.Proof of Knowledge es uno de los motivos fundamentales por los que los zk-SNARK pueden demostrar hechos útiles sin exponer datos privados.

Proof of Knowledge en zk-STARK

Los sistemas zk-STARK son otra familia importante de sistemas de pruebas de conocimiento cero y de validez.Los sistemas basados en STARK pueden ofrecer una configuración transparente y características de escalabilidad sólidas.En una prueba de tipo STARK, el probador puede demostrar que un cálculo se ha ejecutado correctamente conforme a un conjunto de restricciones.El testigo puede incluir un rastro de ejecución, una entrada privada o valores intermedios.El verificador comprueba la prueba sin volver a ejecutar todo el cálculo.Los STARK suelen tratarse en relación con rollups, computación verificable y escalado de blockchain.Como ocurre con otros sistemas de pruebas, su utilidad depende de la afirmación concreta y del circuito o programa que se demuestra.Una prueba STARK puede funcionar como prueba de conocimiento cuando demuestra que el probador conoce un testigo que satisface la afirmación.Entre las diferencias prácticas entre SNARK y STARK figuran el tamaño de la prueba, el coste de verificación y generación, los supuestos y las herramientas de desarrollo.Los usuarios no necesitan dominar todos los detalles, pero deben saber que ambas familias pueden utilizar ideas de Proof of Knowledge.

Pruebas de conocimiento interactivas y no interactivas

Las pruebas de conocimiento pueden ser interactivas o no interactivas.En una prueba interactiva, el probador y el verificador intercambian mensajes durante el proceso.El verificador puede plantear un reto y el probador responde de una forma que demuestra su conocimiento.Las pruebas interactivas son importantes en la teoría criptográfica y en algunos sistemas de autenticación.En una prueba no interactiva, el probador crea una prueba que el verificador puede comprobar sin una conversación de ida y vuelta.Las pruebas no interactivas son especialmente útiles para las blockchains, ya que los contratos inteligentes no pueden mantener fácilmente conversaciones en directo con probadores off-chain.Un usuario o un rollup puede generar una prueba y enviarla on-chain.El contrato verificador puede comprobarla en una sola transacción.Por eso los argumentos de conocimiento no interactivos son tan importantes para las aplicaciones cripto.Permiten que la verificación de pruebas sea compatible con registros públicos, contratos inteligentes y redes asíncronas.

Proof of Knowledge y Fiat-Shamir

La transformación Fiat-Shamir es una técnica que puede convertir ciertos protocolos de prueba interactivos en otros no interactivos.Sustituye el reto aleatorio del verificador por un reto derivado de una función hash.Esto es importante porque las blockchains suelen necesitar pruebas que puedan generarse una vez y ser verificadas posteriormente por muchas partes.Las pruebas no interactivas encajan mejor en los entornos blockchain que las conversaciones en directo entre el probador y el verificador.Sin embargo, el uso seguro de Fiat-Shamir requiere un diseño cuidadoso.La función hash, la estructura del transcript, la separación de dominios y los detalles de implementación son importantes.Una transformación mal implementada puede debilitar la seguridad.Los desarrolladores cripto deben utilizar bibliotecas de pruebas consolidadas y protocolos revisados, en lugar de inventar sistemas de pruebas propios.Para los usuarios, la idea clave es que las pruebas no interactivas hacen que Proof of Knowledge sea viable on-chain.Permiten que un contrato inteligente verifique el conocimiento sin tener que comunicarse repetidamente con el probador.

Proof of Knowledge y la titularidad de una wallet

Un ejemplo sencillo de Proof of Knowledge en el ámbito cripto es demostrar que se conoce una clave privada.Un usuario puede firmar un mensaje con una clave privada para demostrar que controla una dirección de wallet.No siempre se denomina prueba de conocimiento cero, pero es una demostración práctica de que el usuario conoce la clave de firma.El usuario no revela la clave privada.El verificador comprueba la firma utilizando información de clave pública.Así suelen funcionar el inicio de sesión con wallet, la firma de mensajes y las comprobaciones básicas de titularidad de una dirección.Sin embargo, las firmas habituales suelen revelar qué dirección está implicada y puede que no ofrezcan una privacidad más amplia.Las pruebas de conocimiento cero pueden ampliar esta idea y permitir demostrar afirmaciones más selectivas.Por ejemplo, un usuario podría demostrar que pertenece a un conjunto de wallets sin revelar cuál es la suya.Esto muestra la relación entre la titularidad básica de claves y los sistemas avanzados de Proof of Knowledge.

Proof of Knowledge en transacciones privadas

Los sistemas de transacciones privadas pueden utilizar Proof of Knowledge para demostrar que una transacción es válida sin revelar detalles sensibles.Un probador puede tener que demostrar que conoce la apertura secreta de un compromiso.Puede tener que demostrar que una nota de entrada existe en un árbol de compromisos.Puede tener que demostrar que la nota no se ha gastado antes.Puede tener que demostrar que los valores cuadran correctamente.El verificador comprueba estas afirmaciones sin ver directamente el testigo privado.Esto puede permitir que una blockchain aplique las reglas y, al mismo tiempo, oculte ciertos detalles de las transacciones.Los sistemas de privacidad deben diseñarse con cuidado, porque los metadatos aún pueden filtrar información.Una prueba matemáticamente de conocimiento cero puede no proteger a los usuarios si las direcciones, los horarios, los datos de red o el comportamiento de la aplicación revelan demasiado.Proof of Knowledge es un componente clave del diseño de transacciones privadas, pero la privacidad también requiere un diseño operativo sólido.

Proof of Knowledge en los ZK-rollups

Los ZK-rollups utilizan pruebas de validez para demostrar que los lotes de transacciones procesados off-chain se han ejecutado correctamente.

La documentación de Ethereum sobre ZK-rollups explica que utilizan pruebas de validez para finalizar lotes de transacciones en Ethereum.

En muchos diseños de rollup, el probador debe conocer el testigo necesario para demostrar que una transición de estado es válida.Este testigo puede incluir datos de transacciones, firmas, estados de cuentas, rutas de Merkle, rastros de ejecución y valores intermedios del cálculo.La prueba permite que la cadena base verifique el resultado sin volver a ejecutar cada transacción.Proof of Knowledge ayuda a garantizar que el probador no se limita a afirmar que una transición de estado es válida.El probador debe generar una prueba basada en los datos y los cálculos que hacen válida la transición.Esto es importante para el escalado, ya que la cadena base puede aceptar pruebas compactas en lugar de realizar todos los cálculos por sí misma.Es posible que los usuarios no vean directamente la prueba, pero esta influye en la seguridad del rollup, la finalización, los plazos de retirada y los costes.En los rollups, Proof of Knowledge facilita una verificación eficiente que minimiza la necesidad de confianza.

Proof of Knowledge en sistemas de identidad

Proof of Knowledge puede respaldar sistemas de identidad y credenciales privados.Un usuario puede querer demostrar que tiene una credencial válida sin revelar la credencial completa.Por ejemplo, podría demostrar que supera una edad mínima exigida sin revelar su fecha de nacimiento exacta.También podría demostrar que pertenece a un grupo autorizado sin revelar de qué miembro se trata.Podría demostrar que ha superado un proceso de verificación sin publicar documentos personales on-chain.Estos sistemas suelen depender de compromisos, credenciales, firmas y pruebas de conocimiento cero.El testigo puede incluir datos privados de una credencial.La afirmación pública puede incluir una regla como la elegibilidad, la pertenencia o el cumplimiento de un umbral.Proof of Knowledge puede reducir la cantidad de información personal que se expone a las aplicaciones.Sin embargo, los sistemas de identidad que protegen la privacidad siguen necesitando una gobernanza cuidadosa de los emisores, un diseño de revocación, seguridad de las wallets y consentimiento del usuario.

Proof of Knowledge en la prueba de reservas

Proof of Knowledge puede utilizarse en diseños de prueba de reservas o de activos.Una institución o un protocolo puede querer demostrar que controla activos sin revelar todas las claves privadas, direcciones o detalles operativos.Una prueba puede demostrar que se conocen las claves privadas correspondientes a determinados fondos o compromisos.Los sistemas más avanzados pueden combinar pruebas de activos con pasivos, árboles de Merkle, compromisos y métodos de conocimiento cero.El objetivo es aumentar la transparencia y reducir la exposición innecesaria de información privada.Sin embargo, Proof of Knowledge por sí solo no demuestra solvencia.Una prueba de reservas puede mostrar el control de activos, pero los usuarios también necesitan información sobre los pasivos y las obligaciones.Un sistema puede demostrar que controla algunas wallets y, aun así, deber más de lo que posee.Por eso es necesario evaluar cuidadosamente los diseños de prueba de reservas.Proof of Knowledge puede contribuir a mejorar las auditorías, pero no constituye por sí solo una auditoría financiera completa.

Proof of Knowledge en la autenticación

Proof of Knowledge puede utilizarse para la autenticación porque permite demostrar que se conoce un secreto sin revelarlo.La autenticación tradicional suele utilizar contraseñas, pero estas pueden robarse si se envían o almacenan de forma inadecuada.La autenticación criptográfica puede demostrar que se conoce una clave secreta mediante firmas o protocolos de reto y respuesta.En las wallets cripto, la firma de mensajes es una forma habitual de autenticación basada en claves.Un sitio web puede pedir a una wallet que firme un mensaje y utilizar la firma para demostrar el control de la dirección.Los sistemas más avanzados pueden añadir propiedades de conocimiento cero para que el usuario demuestre que cumple los requisitos sin revelar una identidad pública estable.Esto puede reducir el seguimiento y mejorar la privacidad.Sin embargo, los usuarios deben tener cuidado con las solicitudes de firma.Un sitio web malicioso puede engañarlos para que firmen algo peligroso o invasivo para su privacidad.Proof of Knowledge contribuye a una autenticación más segura solo si las interfaces de las wallets y la lógica de las aplicaciones están bien diseñadas.

Proof of Knowledge y compromisos

Los compromisos suelen utilizarse junto con los sistemas Proof of Knowledge.Un compromiso permite a un usuario ocultar un valor sin dejar de quedar vinculado a él.Más adelante, el usuario puede abrir el compromiso revelando el valor y el elemento aleatorio utilizados para crearlo.En los sistemas de conocimiento cero, un probador puede demostrar que conoce la apertura de un compromiso sin revelar dicha apertura.Esto resulta útil para saldos privados, ofertas selladas, votos ocultos, afirmaciones de identidad confidenciales y notas de transacciones privadas.El compromiso es público, pero el testigo permanece privado.La prueba demuestra que el probador conoce valores compatibles con el compromiso y las reglas del protocolo.Esto permite que los sistemas públicos hagan cumplir afirmaciones privadas.Los compromisos suelen combinarse con Proof of Knowledge porque permiten verificar información oculta.Sin compromisos, sería más difícil vincular de forma segura testigos privados con el estado público de una blockchain.

Proof of Knowledge y árboles de Merkle

Los árboles de Merkle son otra herramienta habitual en los sistemas Proof of Knowledge.Un árbol de Merkle permite resumir muchos datos mediante una sola raíz.Una prueba de Merkle puede demostrar que un elemento está incluido en el árbol sin revelar todos sus elementos.En los sistemas de conocimiento cero, un probador puede demostrar que conoce una ruta de Merkle válida sin revelar públicamente la hoja o la ruta exactas.Esto resulta útil para la pertenencia a grupos, listas de permitidos privadas, notas protegidas, conjuntos de credenciales y estructuras de prueba de reservas.La entrada pública puede ser la raíz de Merkle.El testigo privado puede incluir la hoja y la ruta.La prueba demuestra que la hoja oculta pertenece al conjunto comprometido.Esto permite a las aplicaciones verificar la inclusión sin exponer por completo la identidad o los datos.Los árboles de Merkle aumentan la utilidad de Proof of Knowledge en grandes conjuntos de datos, ya que proporcionan compromisos públicos compactos para numerosos registros privados.

Ventajas de Proof of Knowledge

La primera ventaja de Proof of Knowledge es la privacidad.Un probador puede demostrar que conoce un secreto sin revelarlo.La segunda ventaja es la autenticación.Los usuarios pueden demostrar que controlan claves o credenciales sin exponer el secreto subyacente.La tercera ventaja es la escalabilidad.Los rollups y los sistemas de computación verificable pueden demostrar cálculos extensos mediante pruebas compactas.La cuarta ventaja es la divulgación selectiva.Los usuarios pueden revelar solo la afirmación pertinente, en lugar de exponer todos sus datos personales o financieros.La quinta ventaja es minimizar la necesidad de confianza.Los verificadores pueden comprobar las pruebas matemáticamente, en lugar de confiar en la palabra del probador.La sexta ventaja es la componibilidad.Los contratos inteligentes pueden verificar pruebas y utilizarlas en sistemas DeFi, de identidad, videojuegos, gobernanza y bridges.La séptima ventaja es la auditabilidad.Las instituciones y los protocolos pueden demostrar determinados hechos sin publicar todos los registros sensibles.

Limitaciones de Proof of Knowledge

La primera limitación es la complejidad.Los sistemas Proof of Knowledge pueden ser difíciles de diseñar, auditar y explicar.La segunda limitación es el coste de generación de pruebas.Generarlas puede requerir una capacidad computacional considerable, memoria e infraestructura especializada.La tercera limitación es el riesgo de los circuitos.Una prueba solo demuestra la afirmación codificada en el circuito, por lo que un circuito incorrecto puede generar una falsa sensación de seguridad.La cuarta limitación son los supuestos de configuración.Algunos sistemas de pruebas requieren ceremonias de configuración de confianza o parámetros públicos especiales.La quinta limitación es la filtración de metadatos.Una prueba de conocimiento cero puede ocultar el testigo, mientras que la actividad que la rodea sigue revelando el comportamiento del usuario.La sexta limitación son los errores del verificador.Un error de implementación en el verificador de un contrato inteligente puede hacer que acepte pruebas incorrectas o rechace pruebas válidas.La séptima limitación es que los usuarios no comprendan el sistema.Muchos ven la palabra «prueba» y dan por hecho que todo el sistema es seguro, aunque solo se demuestre una afirmación concreta y limitada.

Riesgos de seguridad en los sistemas Proof of Knowledge

Un riesgo importante es demostrar la afirmación equivocada.Si un circuito omite una regla importante, la prueba puede ser válida, pero el sistema no seguro.Otro riesgo es la debilidad de los valores aleatorios.Algunos sistemas dependen de valores aleatorios y una aleatoriedad de baja calidad puede filtrar secretos o romper la solidez.Otro riesgo es la exposición del testigo.Si un servicio de generación de pruebas recibe entradas privadas, podría filtrarlas o hacer un uso indebido de ellas.Otro riesgo son las interfaces maliciosas.Una interfaz engañosa puede hacer que un usuario genere una prueba para una afirmación que no entiende.Otro riesgo es el software de generación de pruebas obsoleto.Los sistemas de pruebas evolucionan rápidamente y las bibliotecas antiguas pueden contener errores o basarse en supuestos débiles.Otro riesgo es la publicidad engañosa sobre pruebas.Un proyecto puede afirmar que utiliza conocimiento cero o Proof of Knowledge sin explicar qué demuestra realmente.Los usuarios y desarrolladores siempre deben preguntar cuál es la afirmación, qué es el testigo, quién genera la prueba y quién la verifica.Estas preguntas revelan más que la etiqueta por sí sola.

Proof of Knowledge y contratos inteligentes

Los contratos inteligentes pueden verificar los resultados de Proof of Knowledge mediante contratos verificadores.Un contrato verificador comprueba si una prueba enviada es válida para unas entradas públicas determinadas.Si la prueba es válida, el contrato inteligente puede permitir una acción, como acuñar, retirar, votar, reclamar, hacer un bridge o actualizar el estado.Este diseño permite que las aplicaciones on-chain utilicen conocimiento privado off-chain.Sin embargo, los contratos verificadores deben ser correctos y eficientes.Si la verificación resulta demasiado costosa, los usuarios pueden afrontar elevadas comisiones de gas.Si la verificación es incorrecta, la aplicación puede ser insegura.Los desarrolladores deben probar cuidadosamente los contratos verificadores y publicar documentación clara sobre las entradas públicas y el significado de la prueba.Los usuarios no deben dar por hecho que todos los contratos que verifican pruebas son seguros.El contrato debe verificar la prueba correcta para la afirmación correcta y conforme a las reglas correctas.

Proof of Knowledge y las DAO

Las DAO pueden utilizar Proof of Knowledge para las votaciones privadas, las comprobaciones de elegibilidad, los sistemas contra ataques Sybil y los controles de tesorería.Un votante puede demostrar que tiene derecho a votar sin revelar qué miembro con derecho a voto es.Un colaborador puede demostrar que posee una credencial sin exponer su identidad completa.Un solicitante de una subvención puede demostrar su pertenencia o reputación sin publicar todos sus datos personales.Las votaciones privadas son difíciles porque la DAO debe impedir el doble voto y proteger, a la vez, la privacidad de los votantes.Proof of Knowledge puede ayudar demostrando que se conoce una credencial o un nullifier válido sin revelar la propia credencial.Un nullifier es un valor que puede impedir un uso duplicado y, al mismo tiempo, preservar cierto grado de privacidad.Los sistemas DAO siguen necesitando reglas de gobernanza, procesos de resolución de disputas, emisión de credenciales y métodos de revocación.Proof of Knowledge puede mejorar la privacidad, pero no resuelve todos los problemas de gobernanza.Un buen diseño de DAO debe combinar criptografía con salvaguardas sociales y procedimentales.

Proof of Knowledge y bridges

Los bridges pueden utilizar sistemas de pruebas para verificar hechos entre cadenas.Un probador puede demostrar que conoce datos que acreditan que se ha producido un evento en una cadena de origen.Un verificador de otra cadena puede comprobar la prueba antes de liberar activos o mensajes.Los bridges basados en pruebas pueden reducir la dependencia de firmantes centralizados, pero siguen siendo complejos.Una prueba de bridge puede tener que demostrar encabezados de bloque, finalización, raíces de estado, inclusión de Merkle o validez de ejecución.El testigo puede incluir los datos y las rutas de la cadena necesarios para respaldar la afirmación.El verificador debe comprender exactamente qué acredita la prueba.Proof of Knowledge puede facilitar la verificación entre cadenas, pero no hace que un bridge sea automáticamente seguro.La seguridad de los bridges también depende de los supuestos de finalización, la disponibilidad de los datos, los controles de actualización, la liquidez y los procedimientos de emergencia.Los usuarios deben considerar los bridges sistemas de alto riesgo, aunque utilicen criptografía avanzada.

Proof of Knowledge y cumplimiento normativo

Proof of Knowledge puede facilitar diseños compatibles con el cumplimiento normativo al demostrar ciertos hechos sin exponer información innecesaria.Por ejemplo, un usuario puede demostrar que cumple una regla de elegibilidad sin poner en una blockchain documentos de identidad completos.Un protocolo puede demostrar que un cálculo ha seguido una política sin publicar todos los registros subyacentes.Un usuario puede demostrar que no figura en una lista restringida sin revelar su identidad completa a cada aplicación.Estos diseños son prometedores porque pueden reducir la recopilación de datos y mejorar la privacidad.Sin embargo, por sí solos no eliminan las obligaciones legales.Los requisitos normativos varían según la jurisdicción, el tipo de activo, la aplicación y la categoría del usuario.Proof of Knowledge puede ayudar a reducir la exposición de datos innecesarios, pero el diseño jurídico y de cumplimiento sigue requiriendo una revisión profesional.Los proyectos deben evitar afirmar que la tecnología de conocimiento cero hace que cualquier actividad cumpla automáticamente la normativa.La criptografía puede demostrar hechos, pero es la ley la que determina qué hechos importan.

Buenas prácticas para los usuarios

Antes de confiar en una prueba, los usuarios deben entender qué afirmación demuestra realmente.No deben dar por hecho que una prueba hace seguro un protocolo entero.Deben comprobar si el proyecto explica sus entradas públicas, el testigo privado, el contrato verificador, las auditorías y los supuestos de seguridad.Deben evitar compartir claves privadas, frases de recuperación o secretos en bruto con servicios de generación de pruebas.Deben tener cuidado al utilizar generadores de pruebas remotos, ya que los datos del testigo privado podrían quedar expuestos si el sistema no está diseñado de forma segura.Deben preferir aplicaciones que expliquen honestamente las limitaciones de privacidad.Deben recordar que los metadatos pueden seguir filtrando información aunque la prueba sea de conocimiento cero.Deben evitar firmar mensajes de wallet o generar pruebas desde sitios web desconocidos.Deben verificar los enlaces oficiales antes de interactuar con aplicaciones basadas en pruebas.Deben considerar Proof of Knowledge una herramienta potente, no una garantía mágica.

Buenas prácticas para desarrolladores

Los desarrolladores deben definir con precisión la afirmación que se demuestra.Deben identificar qué entradas son públicas y cuáles son testigos privados.Deben utilizar sistemas de pruebas bien revisados y bibliotecas auditadas.Deben evitar la criptografía propia, salvo que expertos la revisen.Deben escribir circuitos que apliquen todas las reglas necesarias.Deben probar los circuitos con casos límite, testigos no válidos y entradas maliciosas.Deben proteger los datos del testigo durante la generación de pruebas.Deben hacer que los contratos verificadores sean eficientes y seguros.Deben documentar qué no demuestra la prueba.Deben crear interfaces de usuario que expliquen claramente las solicitudes de prueba antes de que los usuarios firmen o generen nada.

Malentendidos habituales sobre Proof of Knowledge

Un malentendido es creer que Proof of Knowledge y Proof of Work son similares porque ambos incluyen la palabra «proof».Son distintos: Proof of Work protege el consenso mediante cálculos, mientras que Proof of Knowledge demuestra la posesión de un testigo.Otro malentendido es creer que todas las pruebas de conocimiento son automáticamente de conocimiento cero.Una prueba de conocimiento puede demostrar que se posee un testigo, pero necesita la propiedad de conocimiento cero para evitar filtraciones de información innecesaria.Otro malentendido es pensar que una prueba válida demuestra que todo el proyecto es fiable.Una prueba válida solo confirma la afirmación concreta que comprueba el verificador.Otro malentendido es creer que el conocimiento cero oculta toda la actividad.Una prueba puede ocultar el testigo, mientras que los horarios de las transacciones, las relaciones entre wallets o los metadatos siguen revelando patrones.Otro malentendido es pensar que los usuarios nunca necesitan preocuparse por el testigo.El testigo define lo que realmente conoce el probador y, por tanto, es fundamental para comprender la prueba.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa Proof of Knowledge?

Proof of Knowledge significa que un probador puede convencer a un verificador de que conoce un testigo secreto que hace verdadera una afirmación pública.

¿Proof of Knowledge es lo mismo que una prueba de conocimiento cero?

No. Proof of Knowledge se centra en demostrar que se posee un testigo, mientras que el conocimiento cero se centra en ocultar información innecesaria durante la prueba.

¿Qué es una prueba de conocimiento cero de conocimiento?

Es una prueba que demuestra que el probador conoce un testigo válido sin revelar información innecesaria sobre él.

¿Qué es un testigo en Proof of Knowledge?

Un testigo es la información privada que permite al probador demostrar la afirmación pública.

¿Qué es un probador?

Un probador es la parte, el programa, el nodo o el servicio que genera la prueba.

¿Qué es un verificador?

Un verificador es la parte, el contrato inteligente o el sistema que comprueba si la prueba es válida.

¿zk-SNARK es un sistema Proof of Knowledge?

Sí. zk-SNARK significa Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge y se utiliza habitualmente para demostrar de forma compacta que se conoce un testigo válido.

¿Proof of Knowledge puede demostrar la titularidad de una wallet?

Sí. Firmar un mensaje puede demostrar que se conoce una clave privada, aunque las firmas habituales no siempre sean de conocimiento cero.

¿Por qué es útil Proof of Knowledge para la privacidad?

Permite a los usuarios demostrar que conocen información privada válida sin exponerla directamente.

¿Por qué es útil Proof of Knowledge para los rollups?

Ayuda a los probadores de rollups a demostrar que conocen los datos válidos de transacciones y estados necesarios para acreditar una ejecución correcta.

¿Proof of Knowledge garantiza que un protocolo es seguro?

No. Solo demuestra una afirmación concreta, mientras que la seguridad del protocolo también depende de los circuitos, los contratos verificadores, la implementación, la gobernanza y el comportamiento de los usuarios.

¿Puede utilizarse Proof of Knowledge para el cumplimiento normativo?

Sí. Puede ayudar a demostrar determinados hechos de elegibilidad o de cumplimiento de políticas exponiendo menos datos, pero no sustituye al análisis jurídico del cumplimiento normativo.

Conclusión

Proof of Knowledge es un concepto criptográfico fundamental que permite a un probador demostrar que conoce un testigo secreto sin tener necesariamente que revelarlo.En el ámbito cripto, aparece en pruebas de conocimiento cero, zk-SNARK, zk-STARK, transacciones privadas, rollups, sistemas de identidad, diseños de prueba de reservas, bridges, DAO y computación verificable.La idea principal es que el verificador puede comprobar una prueba matemática en lugar de confiar en lo que afirma el probador.Esto hace que Proof of Knowledge sea valioso para los sistemas que necesitan verificación y privacidad.Puede demostrar el control de una wallet, la posesión de credenciales, la validez de transacciones, la pertenencia a un grupo, el control de reservas o la corrección de un cálculo, exponiendo menos datos sensibles.Sin embargo, Proof of Knowledge no es una garantía universal de seguridad.Una prueba solo demuestra la afirmación concreta codificada por el circuito, el programa y el verificador.Si la afirmación está incompleta, el circuito es incorrecto, el testigo se filtra o el contrato verificador tiene un error, los usuarios siguen expuestos a riesgos.La mejor forma de entender Proof of Knowledge es que demuestra de manera verificable la posesión de información oculta.Al combinarse con propiedades de conocimiento cero, se convierte en una de las herramientas más potentes para crear aplicaciones cripto privadas, escalables y que minimizan la necesidad de confianza.