Modulo-P öffnet Cardano ZK Tooling für anonymes Abstimmen und private Anwendungen

Modulo-P hat einen Open Source Zero Knowledge Stack vorgestellt, den Cardano Entwickler nutzen können, um anonyme Mitgliedschaft, privates Abstimmen und datenschutzwahrende Compliance Anwendungen zu bauen. Agustín Salinas stellte die Arbeit während Cardano Developers Office Hours #68 am 10. Juli vor und zeichnete ihre Entwicklung von frühen Plutus V2 und Hydra Experimenten bis hin zu wiederverwendbaren Aiken Verträgen und gemeinsamer kryptografischer Setup Infrastruktur nach.

Die Komponenten ergeben kein einzelnes Verbraucherprodukt. Sie liefern getrennte Bausteine, die Entwickler in Anwendungen integrieren können, die einen Nachweis von Identität, Mitgliedschaft oder Transaktionseigenschaften erfordern, ohne die zugrunde liegenden privaten Daten offenzulegen.

Cardano-Semaphore bringt anonyme Mitgliedschaft nach Aiken

Modulo-P begann 2023 mit Experimenten zu Zero Knowledge Nachweisen auf Cardano, bevor das Netzwerk die für effiziente Verifikation nötigen Plutus Primitiven hatte und bevor Aiken zu einer weit verbreiteten Smart Contract Sprache gereift war.

Der erste Verifier des Teams war groß und rechenintensiv, wodurch Cardano Layer 1 für die anfängliche Implementierung ungeeignet war. Die Entwicklung wechselte zu Hydra, wo Modulo-P eine Zero Knowledge Version von Mastermind erstellte, die es einem Teilnehmer ermöglichte, die Gültigkeit eines Hinweises zu beweisen, ohne die verborgene Kombination offenzulegen.

Plutus V3 führte später native BLS12-381 kryptografische Funktionen ein, während Aiken die Kompilierungs und Entwicklungszyklen deutlich verkürzte. Modulo-P nutzte diese Fähigkeiten, um ak-381 zu veröffentlichen, eine Aiken Implementierung eines Groth16 Verifiers, gefolgt von Cardano-Semaphore.

Semaphore ist ein Zero Knowledge Protokoll, das ursprünglich im Ethereum Ökosystem entwickelt wurde. Es ermöglicht einem Nutzer, die Zugehörigkeit zu einer definierten Gruppe zu beweisen, ohne offenzulegen, welches Mitglied er ist.

Cardano-Semaphore implementiert dieses Modell über Aiken Smart Contracts. Ein verifiziertes Mitglied kann ein anonymes Signal übermitteln, das eine Stimme, Präferenz, Nachricht oder einen anderen anwendungsspezifischen Input darstellt. Das Protokoll prüft, dass der Absender eine gültige private Identität besitzt, zur autorisierten Gruppe gehört und nicht bereits denselben Signaltyp eingereicht hat.

Die Implementierung bietet Cardano Anwendungen eine wiederverwendbare Datenschicht, anstatt dass jedes Team anonymes Mitgliedschafts und Duplikatvermeidungs Logik eigenständig entwerfen muss. Potenzielle Einsätze umfassen private Umfragen, organisatorische Entscheidungen, anonyme Unterstützungen und Governance Systeme, bei denen die Teilnahme beschränkt werden muss, ohne jede Aktion öffentlich mit einer Wallet oder Identität zu verknüpfen.

Privates Abstimmen und Proof of Innocence setzen die Werkzeuge in die Praxis um

Modulo-P hat Cardano-Semaphore als Grundlage für eine Abstimmungsanwendung genutzt, die in Cardanos Preprod Umgebung läuft.

Die aktuelle Implementierung unterstützt ein One Person One Vote Modell. Teilnehmende weisen nach, dass sie zu einer berechtigten Gruppe gehören, geben eine anonyme Stimme ab und verpflichten sich zur eingereichten Wahl, ohne offenzulegen, welches registrierte Mitglied die Auswahl getroffen hat.

Salinas sagte, die Architektur könne auch an gewichtetetes Abstimmen und unterschiedliche Frageformate angepasst werden. Diese Konfigurationen hängen davon ab, wie eine einzelne Anwendung Gruppenmitgliedschaft, Stimmrechte und die Regeln für jedes Abstimmungsfenster definiert.

Die Abstimmungsanwendung folgt einer früheren Project Catalyst Initiative, die die Cardano Implementierung von Semaphore und anonymem Signaling finanzierte. Das Fund 11 Projekt erhielt 100,000 ADA und ist als abgeschlossen gelistet, wobei seine Ergebnisse vollständig als Open Source ausgelegt sind.

Eine zweite Anwendung, Proof of Innocence, wurde von ENCOINS, Modulo-P und Eryx Cooperative entwickelt.

Proof of Innocence ermöglicht es einem Nutzer nachzuweisen, dass Gelder nicht mit einer definierten Menge bösartiger Transaktionen verbunden sind, ohne die konkrete Transaktion, die Ursprungsadresse oder die private Historie offenzulegen, die zur Erstellung des Nachweises verwendet wurde.

Ein Privacy Protokoll könnte den Mechanismus anwenden, wenn ein Nutzer Gelder abhebt. Anstatt den gesamten Transaktionspfad zu veröffentlichen, erzeugt der Nutzer einen Zero Knowledge Nachweis, der zeigt, dass die relevante Einzahlung oder das Commitment nicht in der Blacklist des Protokolls enthalten ist.

Project Catalyst stellte der Initiative 150,000 ADA bereit. Das Projekt ist als abgeschlossen gelistet und umfasst Forschung, Zero Knowledge Schaltkreise, Smart Contracts, Tests und die endgültige Dokumentation. Sein Ergebnis bleibt ein Proof of Concept und kein produktionsreifer Compliance Dienst.

Diese Unterscheidung ist wichtig für Entwickler, die den Code bewerten. Die Implementierung zeigt, wie selektive Verifikation auf Cardano funktionieren kann, aber ein kommerzieller Einsatz würde weiterhin geprüfte Verträge, verlässliche Datenquellen, klar definierte Blacklist Governance und die Integration mit der Anwendung, die private Transaktionen verarbeitet, erfordern.

Wiederverwendbare Powers of Tau Parameter verringern die ZK Setup Arbeit

Effiziente Nachweissysteme wie Groth16 erfordern ein Trusted Setup, bevor Anwendungen Nachweise sicher erzeugen und verifizieren können.

Während einer Powers of Tau Zeremonie tragen mehrere Teilnehmende geheime Zufälligkeit zu einem gemeinsamen Satz kryptografischer Parameter bei. Jede Person muss ihren privaten Beitrag zerstören, nachdem er aufgenommen wurde. Das Endergebnis bleibt sicher, solange mindestens ein Beitragender diesen Prozess ehrlich abschließt, da keine Partei das vollständige Geheimnis rekonstruieren kann.

Modulo-P und ENCOINS organisierten eine auf Cardano fokussierte Powers of Tau Zeremonie mit etwa 40 Community Teilnehmenden. Salinas sagte, der sequentielle Beitragsprozess habe rund 20 Tage gedauert.

Die Initiative erhielt 87,141 ADA über Project Catalyst und schloss vier Meilensteine ab, die Vorbereitung, Durchführung der Zeremonie, ein öffentliches Portal und die endgültige Auslieferung abdecken. Die resultierenden Parameter können von kompatiblen Cardano Anwendungen wiederverwendet werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die erste Phase des Setups für jeden neuen Circuit zu wiederholen.

Groth16 Anwendungen benötigen weiterhin eine zweite Setup Phase, die an den spezifischen Circuit der Anwendung gebunden ist. Beitragende aus den Cardano und Ethereum Zero Knowledge Communities entwickeln Brebaje, um diese Phase zu vereinfachen.

Das protokollagnostische Werkzeug soll Teams dabei helfen, eine Zeremonie zu erstellen, Beiträge zu koordinieren, das Teilnahmeregister zu veröffentlichen und einen prüfbaren Nachweis des Prozesses zu bewahren. Brebaje befindet sich weiterhin in aktiver Entwicklung und ist noch kein fertiger Produktionsdienst.

Modulo-P priorisiert nun stärkere Dokumentation, Sicherheitsprüfung und einfachere Entwickler Workflows, anstatt die Zahl der experimentellen Werkzeuge kontinuierlich zu erweitern. Cardano Teams können bereits mit öffentlichem Groth16 Verifier Code, Cardano-Semaphore Verträgen, einer abgeschlossenen Proof of Innocence Referenzimplementierung und wiederverwendbaren Phase 1 Parametern beginnen. Die verbleibende Arbeit ist anwendungsspezifisch und umfasst Circuit Design, gegebenenfalls eine erforderliche Zeremonie der zweiten Phase, Audits und Produktionsintegration, anstatt die komplette Zero Knowledge Grundlage neu aufzubauen.