Oráculos de Conocimiento Cero

Para eso, existe una herramienta llamada oráculo, que actúa como un intermediario entre la blockchain y los datos y sistemas externos. Su función es permitir la comunicación bidireccional, tanto para llevar datos externos a la cadena como para enviar datos de la cadena al mundo exterior.

1. Los recursos fuera de la cadena se denominan "fuera de la cadena" (off-chain).
2. Los datos almacenados en la blockchain se denominan "en la cadena" (on-chain).

¿Cómo se comunica blockchain con la vida real?

Los oráculos facilitan la integración de datos del mundo real en las aplicaciones de blockchain, actuando como intermediarios más allá de solo actuar como un alimentador de precios dentro de la cadena de bloques. Permiten a los sistemas de cadena de bloques acceder a información externa a la cadena, reduciendo la barrera entre lo físico y lo digital.

Los oráculos dependen de confianza en terceros, lo que plantea problemas de fiabilidad y seguridad, pues, se busca siempre que la disponibilidad de las aplicaciones y la data sea del 100% en todo momento.

La información requerida difiere de la fuente proveniente, por lo cual es necesario entender que existe la siguiente clasificación de acuerdo  de donde proviene la información:

• Oráculos de software: Son programas informáticos que proporcionan información externa a los contratos inteligentes.
• Oráculos de hardware: Son dispositivos físicos conectados a la cadena de bloques que suministran información externa a los contratos inteligentes.

A su vez, dependiendo de la función que realicen, también es posible hallar la siguiente clasificación

Hay dos tipos principales de oráculos:

• Oracle de entrada: Cuando se requiere llevar datos externos a la blockchain. Por ejemplo, si necesitamos obtener información de precios de intercambios o datos climáticos del mundo real y llevarlos a la blockchain, el oráculo de entrada se encargará de eso.
• Oracle de salida: Cuando blockchain tiene datos y necesita enviarlos fuera de la cadena para realizar cálculos más avanzados. Por ejemplo, si queremos hacer cálculos complejos o filtrar información almacenada en la blockchain y luego enviar los resultados fuera de la cadena, el oráculo de salida se encargará de eso.
  

Problemática de los oráculos actuales

A continuación, se enlistan puntos de fallo en la producción de los oráculos, los cuales, consecuentemente, hacen atractiva la implementación de zkOracles. Gráficamente, este fallo se visualiza de la siguiente forma:

1. Uno de los principales inconvenientes de los oráculos es que pueden ser fácilmente manipulados. Si un oráculo no está debidamente protegido, podría ser engañado para proporcionar información falsa, lo que podría tener graves consecuencias para las dApps que dependen de él.
2. Otro inconveniente de los oráculos es que pueden ser lentos. Si un oráculo necesita obtener datos de una fuente remota, puede tardar bastante tiempo en devolverlos. Los zkOracles, en cambio, son mucho más rápidos, ya que pueden proporcionar datos que ya están almacenados en la cadena.
3. Por último, los oráculos pueden ser caros. Si un oráculo necesita pagar por datos de una fuente externa, el coste de esos datos puede repercutirse en los usuarios de la dApp. Los zkOracles, en cambio, suelen ser mucho más baratos, ya que no necesitan datos de terceros.

zkOracles: Verificación fiable de los datos fuera de la cadena

Para desarrollar una solución fuera y dentro de la cadena, los oráculos zk, también conocidos como oráculos de conocimiento cero, combinan contratos inteligentes y pruebas de conocimiento cero, que son pruebas criptográficas que permiten verificar sin revelar los propios datos. Al permitir una computación y un almacenamiento eficientes fuera de la cadena, aumentan la eficacia y la seguridad de los oráculos dentro del ecosistema blockchain.

A continuación, se muestra un esquema general de la arquitectura de un oráculo de conocimiento cero propuesto por Gu y Nawab.

• Fuentes:
  Estas entidades recopilan o generan datos sin procesar de diversas fuentes fuera de la cadena, como los dispositivos IoT.
• Prover fuera de la cadena:
  Reciben los datos brutos de las fuentes y realizan los cálculos. Utilizan zk-SNARKs (Zero Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) para generar pruebas. Un zk-SNARK es una forma especial de prueba que te permite demostrar algo sin tener que revelar los detalles de lo que estás demostrando. Es como si pudieras demostrar algo sin contar cómo lo hiciste. Es útil cuando quieres mantener la información privada, pero aún así quieres demostrar que algo es cierto.
• Consumidores:
  Interactúan con la cadena de bloques a través de contratos inteligentes, enviando solicitudes de lectura y escritura.
• Contratos inteligentes:
  Verifican y mantienen los compendios relacionados con los resultados de los cálculos y los datos a prueba de zk. Garantizan la integridad de las pruebas zk.

Como se puede observar, es un esquema similar al de un oráculo tradicional pero acompañados de las tres principales características de las pruebas de conocimiento cero (ZKPs):

1. Completitud: Si una afirmación es verdadera, y el protocolo seguido por el prover y el verificador es verdadero, entonces el verificador aceptará la prueba.
2. Solidez: Si la afirmación es falsa, aunque el verificador siga el protocolo, la prueba no le convencerá.
3. Cero conocimiento: Si el evaluador sigue el protocolo y la afirmación es verdadera, el verificador estará convencido de que la prueba del evaluador es correcta, sin obtener ninguna información de su interacción.

De esta forma, se puede confiar plenamente en la integridad de los datos siendo compartidos.

Aplicaciones de zkOracles

A continuación, proveemos una lista de aplicaciones en las que los zkOracles son y podrán ser utilizados de tal forma que resulta en una mejora a sus análogos tradicionales.

• Datos meteorológicos: zkOracles puede utilizarse para proporcionar datos meteorológicos seguros y fiables a aplicaciones descentralizadas.
• Datos de tráfico en tiempo real: zkOracles puede utilizarse para proporcionar datos de tráfico en tiempo real a aplicaciones descentralizadas.
• Aplicaciones de navegación:Estos datos podrían utilizarse para alimentar aplicaciones de navegación, contratos inteligentes que gestionen flotas de transporte compartido o incluso para ayudar a los usuarios a evitar atascos.
• Apuestas deportivas: zkOracles puede utilizarse para proporcionar datos seguros y fiables para aplicaciones de apuestas deportivas.
• Datos IoT: zkOracles puede utilizarse para proporcionar datos de dispositivos IoT a aplicaciones descentralizadas. Estos datos pueden utilizarse para aplicaciones que gestionan hogares inteligentes, controlan la salud del ganado o simplemente proporcionan a los usuarios información actualizada en tiempo real sobre el estado de dispositivos.

Actualmente, el mayor énfasis está en cubrir los aspectos de seguridad, eficiencia y escalabilidad de las redes donde sean implementadas, pero, a partir de ahí, los desarrollos podrán ser tan usados como son los oráculos hoy día.

Estado actual y retos

Todo el trasfondo de zkOracles resulta ser muy interesante y su implementación muy prometedora, aunque su desarrollo plantea retos. Actualmente el ecosistema se encuentra en un proceso iterativo de implementación ante los más reciente resultados de la investigación por expertos en la industria. Uno de los principales obstáculos es la complejidad de preservar la privacidad y obtener datos de proveedores externos de forma segura.

Hasta ahora, quienes han tenido mayores avances en este tópico han sido

• Mina Protocol: En el futuro, los zkOracles de Mina permitirán a una zkApp consumir datos de forma fiable desde cualquier fuente de datos HTTPS. Donde zkApps son contratos inteligentes del Protocolo Mina impulsados por pruebas de conocimiento cero, concretamente utilizando zk-SNARKs.
• Hyper Oracle (Ethereum): una red de zkOracles diseñada para blockchains. En la actualidad, dicha red opera únicamente para la blockchain de Ethereum.