ゼロ知識証明（ZKP）とは？暗号資産におけるユースケースを解説

あなたはこれまでに、ローンの審査や健康診断のために、少し恥ずかしいほどプライベートな情報を提出したことはありませんか？たとえば、「収入が十分である」ことや「健康状態に問題がない」ことを証明するために、銀行や病院に自分の生活の細部まで見せなければならないような状況です。でももし、収入が安定して十分であることや、健康であることを証明しながら、「最近ヌテラを100ドル分も買った」とか、「自転車から転んで膝を打った」といった個人的な情報を一切明かさずに済むとしたら？これがまさに、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof：ZKP）の考え方であり、その代表的なユースケースでもあります。

ゼロ知識証明（ZKP）とは？

先ほどの例からもわかるように、ゼロ知識証明（ZKP）とは、「ある主張が正しいことを証明しながら、その内容自体は公開しない方法」です。

たとえば、あなたが今日の「Wordle（ワードル）」を友人よりも早く解いたとしましょう（まだプレイしている人もいます）。答えそのものを教える代わりに、5つの緑のボックスが並んだ結果画像を見せるだけで、誰もが「あなたが正解した」とわかりますが、「その単語が何だったのか」は知ることができません。さらに便利なのは、その画像をX（旧Twitter）に一度投稿すれば、誰でも「あなたが解けた」と検証できるという点です。これが「非対話型ZKP（Non-interactive ZKP）」と呼ばれるもので、検証者が証明者と何度もやり取りをする「対話型ZKP（Interactive ZKP）」とは異なります。

このような仕組み（対話型・非対話型の両方）は非常に複雑ですが、特にプライバシーを重視する業界（暗号資産など）で多くの新しい応用が期待されています。代表的な技術として知られているのが「zk-SNARKs」と「zk-STARKs」です。

zk-SNARKs と zk-STARKs の違い

zk-SNARKs（Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge）は、「非対話型」という特性が大きな特徴です。これにより、ブロックチェーンネットワークはアドレスや金額を公開せずに、送信者が十分な残高を持っているかを確認できます。

zk-SNARKsのセキュリティは楕円曲線暗号に基づいており、使用するためには「信頼できる初期設定（Trusted Setup）」が必要です。このプロセスで生成された秘密鍵が後に取引や検証の証明作成に使われます。そのため、量子攻撃や秘密鍵漏洩のリスクが存在します。とはいえ、zk-SNARKsはブロックサイズとガス使用量を大幅に削減できる点で優れており、2012年の登場以来、活発な開発コミュニティが形成されています。

一方、zk-STARKs（Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge）は2018年に登場しました。名前のとおり、スケーラビリティと透明性を重視しています。zk-SNARKsでは証明者・検証者の処理時間がデータ量に比例して増えますが、zk-STARKsでは準線形的に増加するため、大規模データの処理に非常に適しています。また、zk-STARKsは公開ランダム性とハッシュ関数を利用するため、信頼できる初期設定が不要であり、量子耐性も持つという利点があります。

ただし、zk-STARKsはブロックサイズが大きく、より多くの計算リソースを必要とするため、ガスコストや検証時間が長くなる傾向があります。また、開発者コミュニティやリソースの数はzk-SNARKsよりも少ないのが現状です。

暗号資産におけるZKPの主なユースケース

本人確認（Proof of Identity）

個人情報ほど、プライバシーを多く含むものはありません。従来の本人確認では、証明者（あなた）が自分の情報を細部まで開示しなければなりませんでした。

ZKPを利用すれば、「自分が本人であり、正当な資格を持っている」ことだけを証明できる認証情報（Credential）を生成することができます。検証者はその資格の正当性を数学的に確認するだけでよく、あなたの個人情報そのものにアクセスする必要はありません。

マークルツリーによる準備金証明

マークルツリー（Merkle Tree）とは、データを葉（リーフ）に格納し、それらのハッシュ値を上位ノードに統合していく二分木構造です。最終的に一つの「ルートハッシュ」が生成され、全体の整合性を表します。

検証者はツリー全体を確認する必要はなく、いくつかのノードのハッシュをチェックするだけで全体の正確性を確認できます。この仕組みは、取引所が顧客資産を安全に保管していることを証明する際に広く利用されています。

Bitgetでは、常にユーザー資産の安全を最優先しており、マークルツリーによる準備金証明（Proof of Reserves）を一般公開しています。

マークルツリーの詳細については、こちらの記事もご覧ください：マークルツリーとは？その仕組みを解説。

zkロールアップ

ロールアップ（Rollup）とは、複数の取引をまとめて1つのトランザクションとして処理するスケーリング技術です。これにより、イーサリアムのメインネットと比較して高速で低コストな取引が可能になります。イーサリアムのロールアップには、「オプティミスティック・ロールアップ」と「ゼロ知識ロールアップ（zk-Rollup）」の2種類があります。ここでは後者に焦点を当てます。

zk-Rollupでは、計算処理をオフチェーンで行い、その結果（有効性の証明）だけをオンチェーンに送信します。ブロックチェーン上でその証明が承認されると、まとめられたすべての取引が一括で確定します。

zk-Rollup関連の主要プロジェクトには以下のものがあります。Polygon：zkEVMメインネットβ版を2025年3月にローンチ予定。zkSync：Polygonに対抗し、翌日に開発者登録を開始。

Loopring：zk-Rollupを活用した分散型取引所。高スループットと低手数料が特徴。Immutable X：NFTに特化したL2ソリューション。ゼロガス・高速取引を実現。

新規登録して、PolygonやLoopring、Immutable X、Minaなど、ゼロ知識技術に関連する銘柄を取引することができます。

免責事項：本記事の見解は情報提供のみを目的としています。本記事は、取り上げた商品やサービスを推奨するものではなく、また投資、金融、取引のアドバイスをするものではありません。投資に関する意思決定は、事前に専門家に相談することをお勧めします。