ゼロ知識証明はプライバシー取引にどのように適用されるか？Zcashでの使用例

承知しました。以下は日本語訳です。

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ゼロ知識証明とZcash：魔法のようにプライバシーを守る取引の仕組み

ねえ、友よ。君のその質問、すごくいいね。これこそZcashのようなプライバシーコインの核心で、最もクールな部分なんだ。理解するには、まずみんながよく知ってるビットコインから話を始めよう。

一、ビットコインの「偽りの」匿名性

ビットコインは匿名だと思ってるかもしれないけど、実は違うんだ。どちらかというと「仮名（ペイサム）」システムに近い。

ビットコインのネットワーク全体を、巨大な公開台帳で、誰でも見られるものだと考えてみて。君のビットコインアドレスは銀行口座番号みたいなもの。そこに本名は書かれていないけど、その番号のすべての取引記録——誰が君にいくら送ったか、君が誰にいくら送ったか——は全部公開され、丸見えなんだ。

これがどんな問題を引き起こすか？ 例えば、君がビットコインでコーヒーを買ったとする。店は君のアドレスを知る。そうすると、店はそのアドレスを手がかりに、君のそのアドレスの全取引履歴——給料の入金、友達への送金、他に何を買ったか…——をたどれてしまう。君の財務状況がほぼ丸裸になるんだ。アドレスと君の身元が結びつく情報が一度でも漏れたら、君のプライバシーは全部なくなってしまう。

これがZcashが解決しようとしている問題なんだ：どうやって取引記録を公開せずに、しかも正当な取引だとみんなに確認してもらうか？

二、魔法のような技術：ゼロ知識証明 (ZKP)

ここで「ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof, ZKP）」の出番だ。まず、この名前にびっくりしないで。その概念は実はとてもシンプルなんだ：

私はある秘密を知っていることを君に証明できる。でも、その秘密に関する情報は一切明かさずに。

まるで手品みたいだよね？ たとえ話をしてみよう：

アリババと洞窟の手品

円形の洞窟を想像してみて。入口が一つあって、奥には合言葉で開く魔法の扉がある。

• 君が証明したいこと：扉を開ける合言葉を知っている。
• でも君が望まないこと：その合言葉を私に教えること。

どうする？

1. 君は入口から一人で洞窟に入る。私は外にいて、君が左と右どちらの道を行ったか知らない。
2. しばらくして、私が入口で叫ぶ：「右側から出てきて！」
3. もし君が最初から右の道を進んでいたら、そのまま出てくればいい。でも、もし左の道を進んでいたら、合言葉を唱えて魔法の扉を開け、右側から出てこなければならない。
4. 私は君が最初にどちらの道を選んだか知らないから、君がたまたま当てたのかどうかは確信できない。
5. でも！ もしこのプロセスを100回繰り返して、毎回私がランダムに「左から出てきて」か「右から出てきて」と叫び、君が毎回成功したら？ そうすれば私は100%、君が確かに合言葉を知っていると確信できる。

この過程で、君は「合言葉を知っている」という事実を私に証明することに成功した。でも最初から最後まで、私は合言葉そのものを何も知らない。

これがゼロ知識証明の核心的な考え方なんだ。

三、Zcashはどうやってこの「魔法」を使うのか？

Zcashはこの「魔法」を台帳管理に応用している。Zcashには2種類のアドレスがある：

• t-address (トランスペアレントアドレス)：ビットコインと同じで、アドレスと取引金額が公開される。
• z-address (プライバシーアドレス)：「シールドアドレス」とも呼ばれ、ここが魔法が発動する場所だ。

君が z-address を使ってプライバシー取引を行う時（例えば、君のz-addressから私のz-addressに1 ZECを送る場合）、プロセスはこうなる：

1. 情報の隠蔽：君のアドレス、私のアドレス、取引金額（1 ZEC）は全て暗号化され、「ブラックボックス」の中に閉じ込められる。公開ブロックチェーン上では、外部の人は「ああ、プライバシー取引が一件あったな」としかわからない。具体的に誰が誰に、いくら送ったかは全く見えない。
2. 証明の生成：君のウォレットはバックグラウンドで静かに「ゼロ知識証明」（Zcashではこの技術を zk-SNARKs と呼ぶ）を作成する。この証明は、さっきの洞窟の手品の結果のようなもの。ネットワーク全体に対して、いくつかの重要な事実を証明するが、詳細は一切漏らさない：
   • 資金の所有証明：君が送ろうと主張しているコインを確かに所有していること。
   • 不正使用の不在証明：君が「二重支払い（ダブルスペンド）」、つまり同じお金を二度使っていないこと。
   • 取引の整合性証明：取引のインプット（君が使うお金）がアウトプット（私が受け取るお金 + 君へのおつり）と等しいこと。君がお金を無から作り出していないこと。
3. ネットワークによる検証：Zcashネットワークのマイナーやノードは、その「ブラックボックス」を開けて具体的な金額やアドレスを確認する必要はない。彼らがするのは、君が添付した「ゼロ知識証明」が有効かどうかをチェックすることだけ。まるで私が合言葉を知らなくても、君が100回とも正しい出口から出てこられるかを見るようなものだ。

証明が有効であれば、ネットワークはその取引が正当だと認め、ブロックチェーンに記録する。取引完了！

四、まとめ

つまり、Zcashはゼロ知識証明という巧妙な暗号技術を使って、取引の核心データ（誰が、誰に、いくら）を完全に隠し、外部には「この取引は絶対に正当だ」という数学的な証明だけを見せている。

これが真の金融プライバシーを実現する。まるで現金で買い物するように、君と店主以外、誰もその取引の詳細を知らない。すごくクールだよね？ この魔法のような技術がわかってもらえたら嬉しい！