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Serie: Zcash from First Principles . Artículo 0 . El ancla Público: principiantes absolutos. No se asumen conocimientos de criptografía, blockchain ni matemáticas. Con qué te irás: un modelo mental correcto de cómo Zcash oculta quién pagó a quién y cuánto, mientras sigue permitiendo que todo el mundo verifique que no se falsificó dinero ni se gastó dos veces.
Cada artículo posterior de esta serie hace zoom en una pieza de la máquina que estás a punto de conocer. Así que si una palabra aquí te parece vaga, perfecto. Es la promesa de que volveremos sobre ella y la entenderemos como se debe.
Imagina que tu extracto bancario estuviera clavado en una pared de la plaza del pueblo. Para siempre. Cualquiera (tu casero, tu empleador, un desconocido, un futuro empleador, un gobierno) podría leer cada pago de alquiler, cada factura médica, cada donación, cada café, y rastrear exactamente a quién enviaste dinero y quién te envió dinero a ti.
Eso no es una hipótesis distópica. Eso es, más o menos, cómo funciona Bitcoin.
A Bitcoin se le suele llamar "anónimo", pero no lo es. Es seudónimo: tu nombre no aparece en el libro mayor, pero cada transacción, cantidad y vínculo entre direcciones es público y permanente. Todo el campo del "análisis de cadenas" existe para retirar ese fino velo seudónimo y vincular direcciones con personas reales. En cuanto una de tus direcciones se relaciona contigo, tu historial financiero empieza a desenrollarse.
Zcash se construyó para responder a una pregunta engañosamente difícil:
¿Podemos tener dinero completamente privado, que oculte emisor, receptor y cantidad, y aun así permita que cualquiera verifique que se siguieron las reglas?
Esos dos objetivos chocan entre sí. Un libro mayor público es verificable porque todo el mundo puede verlo. La privacidad significa que nadie puede verlo. Entonces, ¿cómo puede el público verificar algo que no tiene permitido mirar?
Resolver esa paradoja es toda la historia de esta serie. Empecemos.
Antes que nada, aclaremos un malentendido común: Zcash no es "la moneda privada". Es una moneda que ofrece privacidad como opción. De hecho, empezó su vida como un fork de Bitcoin, y lleva dos sistemas paralelos en la misma blockchain.
| Mundo transparente | Mundo blindado | |
|---|---|---|
| Privacidad | Público, igual que Bitcoin | Privado |
| Las direcciones empiezan con | t... | z... o u... |
| Emisor / receptor / cantidad | Visible para todos | Oculto para todos |
| Tecnología subyacente | Libro mayor público estilo Bitcoin | Compromisos criptográficos + pruebas de conocimiento cero |
El dinero incluso puede cruzar la frontera entre ambos: mover fondos al mundo blindado se llama shielding, y moverlos de vuelta hacia afuera se llama deshielding.
El mundo transparente es "Bitcoin que ya entiendes más o menos". Es el mundo blindado el que contiene toda la criptografía hermosa, y es el único mundo que le importa a esta serie.
Aquí tienes la única imagen mental que debes llevar contigo durante el resto del artículo. Volveremos a ella constantemente.
Imagina un enorme tablón público de anuncios que todo el mundo en la Tierra puede ver en todo momento.
Recibir dinero significa que alguien fija en el tablón un sobre sellado y opaco. Dentro del sobre están cuánto dinero contiene y un secreto que solo el destinatario puede leer, porque el sobre está bloqueado con la clave personal de ese destinatario. Todo el mundo ve que ha aparecido un sobre. Nadie salvo el dueño puede ver lo que hay dentro.
El tablón solo crece. Los sobres nunca se arrancan ni se borran. Se siguen fijando sobres nuevos encima, para siempre.
Gastar dinero significa colocarse detrás de una cortina, demostrar "soy el dueño de uno de los sobres no gastados de este tablón, y tengo derecho a abrirlo", luego dejar una ficha de anulación única en un contenedor público de "gastados" y fijar sobres nuevos para quien estés pagando.
Ese pequeño ritual (fijar una ficha de anulación, fijar sobres nuevos, todo desde detrás de una cortina) es un pago de Zcash. Todo lo demás son detalles.
Ahora pongámosles sus nombres reales a esos elementos.
Estos cinco términos forman todo el vocabulario de Zcash blindado. Apréndelos como una historia, no como un glosario, y se te quedarán grabados.
| En la historia | Término real de Zcash | Qué es realmente |
|---|---|---|
| El contenido del sobre (cantidad + dueño + un secreto) | Note | La "moneda" privada: una porción de valor que pertenece a alguien |
| El sobre sellado y opaco en el tablón | Note commitment | Un sello criptográfico que prueba que un sobre existe mientras oculta lo que hay dentro |
| El propio tablón de anuncios | Note commitment tree | Un registro append-only de cada note creada alguna vez |
| La ficha de anulación en el contenedor de "gastados" | Nullifier | Un marcador único que significa "esta note ya ha sido gastada" |
| La magia "detrás de la cortina" | Zero-knowledge proof | Una prueba de que todo el gasto es válido, sin revelar nada de ello |
Si no recuerdas nada más de este artículo, recuerda esta tabla. Todo lo que sigue es simplemente por qué cada pieza tiene que tener esa forma.
Esta es la parte que la mayoría de las explicaciones se saltan, y es justamente la parte que separa "me memoricé algunas palabras" de "entiendo el diseño". Cada una de las cinco piezas existe para resolver un problema específico.
Un sobre normal puede abrirse con vapor. Un note commitment criptográfico no. Piensa en él como un sobre mágicamente sellado, completamente opaco, con dos superpoderes:
¿Cómo puede un sello hacer ambas cosas a la vez? Esa es una pregunta real y con respuesta. Es el tema del Artículo 3 (commitments). Por ahora, acepta el sobre como magia y sigue adelante.
Cuando gastas una note, publicas su nullifier, la "ficha de anulación". Esta ficha se calcula a partir de la propia note y tu clave secreta. Esa receta aporta tres propiedades al mismo tiempo, y cada una importa:
Esa tercera propiedad es el corazón de la privacidad de Zcash, y merece su propia sección más abajo.
Todo ocurre detrás de una cortina, y lo que entregas al mundo después es una zero-knowledge proof, un tipo de certificado imposible de falsificar. Atestigua silenciosamente todo esto a la vez:
El milagro es que la prueba no revela ninguno de esos hechos. Ni la cantidad, ni las direcciones, ni qué sobre es. Solo te convence de que cada una de las afirmaciones anteriores es verdadera. Cómo eso es siquiera posible será el Artículo 5 (zero-knowledge proofs), el gran clímax de la serie.
Una note nace, vive en el tablón y, finalmente, muere, y lo crucial es que su nacimiento y su muerte parecen no estar relacionados para cualquiera que esté mirando.
Veamos cómo Alice le paga a Bob, con cada paso público y privado etiquetado.
Observa la asimetría que hace que la privacidad funcione:
¿Cómo sabe Bob siquiera que le han pagado? Su note está cifrada para su clave. Él escanea continuamente el tablón y solo sus sobres se abren para él, como tener la única llave que encaja en un conjunto específico de cerraduras. La maquinaria detrás de esto son las viewing keys, un tema posterior.
| Hecho sobre el pago | ¿Visible para el público? |
|---|---|
| Que ocurrió una transacción blindada | Sí |
| Que obedeció todas las reglas (sin falsificación ni doble gasto) | Sí (mediante la prueba) |
| Quién envió el dinero | Oculto |
| Quién lo recibió | Oculto |
| Cuánto se envió | Oculto |
| Qué note anterior se gastó | Oculto |
Esta es la resolución de la paradoja de la Sección 1. El público verifica las reglas, no el contenido. Verificación y privacidad dejan de luchar, porque la zero-knowledge proof te permite comprobar lo primero sin tocar lo segundo.
Si entiendes esta única idea, entiendes por qué Zcash es privado. Léela despacio.
Así que un observador externo ve un flujo de sobres que aparecen y un flujo de fichas de anulación que aparecen, pero no puede emparejarlos. No puede decir "la ficha de anulación depositada hoy corresponde al sobre fijado en marzo pasado". El vínculo existe solo dentro del conocimiento secreto del dueño de la note, y la zero-knowledge proof confirma que el vínculo es válido sin revelarlo.
Ese vínculo roto es precisamente de lo que se alimentan las empresas de análisis de cadenas en Bitcoin, y lo que Zcash corta deliberadamente.
Pon a prueba tu intuición: si los nullifiers se calcularan en cambio solo a partir de la note (sin ninguna clave secreta), ¿cuál de las tres propiedades de la Sección 5 se rompería y por qué eso destruiría silenciosamente la privacidad? (Respuesta al final.)
Este es un modelo mental, no la especificación. Para que sea accesible para principiantes, hemos simplificado discretamente varias cosas reales: Zcash ha tenido varios diseños blindados (Sprout, luego Sapling, ahora Orchard); las transacciones reales pueden gastar y crear varias notes a la vez; "el tablón" es técnicamente un tipo específico de árbol, no un tablón literal con chinchetas; y el equilibrio de valor se hace cumplir con cierta contabilidad criptográfica adicional. Ninguno de esos detalles cambia la historia que acabas de aprender; la refinan. Iremos recuperando la precisión, un artículo a la vez, y señalaremos claramente cada vez que lo hagamos.
El buen contenido educativo se gana la confianza diciendo qué ha dejado fuera. Esta sección es esa promesa.
Cada "volveremos a esto" de arriba es un hilo. Aquí es donde se cierra cada uno:
| Cabo suelto de este artículo | Dónde se resuelve |
|---|---|
| ¿Cómo puede un sobre sellado ocultar y ser imposible de falsificar? | Artículo 3: commitments |
| ¿De dónde salen las claves y las recetas secretas? | Artículos 1 y 2: campos y curvas |
| ¿Qué es exactamente "el tablón"? | Artículo 4: árboles de Merkle |
| ¿Cómo puedes demostrar algo sin revelar nada? | Artículo 5: zero-knowledge proofs |
| ¿Cómo encajan las cinco piezas en el Zcash real? | Artículo 6: el protocolo blindado |
Ahora ya tienes el mapa. El resto de la serie lo irá completando.
| Término | Significado en lenguaje sencillo |
|---|---|
| Note | Una unidad privada de valor, el equivalente en Zcash a una moneda o billete |
| Note commitment | Un sello criptográfico que prueba que una note existe sin revelarla |
| Note commitment tree | El registro público append-only de todos los note commitments |
| Nullifier | Un marcador único de "gastado" que se publica cuando se usa una note, evitando dobles gastos |
| Zero-knowledge proof | Una prueba de que una afirmación es verdadera sin revelar nada más allá de su veracidad |
| Shielding / deshielding | Mover fondos hacia / fuera del mundo privado blindado |
| Viewing Key | La clave que permite al propietario detectar y leer las notes dirigidas a él |
¿Zcash es siempre privado?
No. La privacidad se aplica al mundo blindado (direcciones z.../u...). Las transacciones transparentes (t...) son públicas, como en Bitcoin.
Si todo está oculto, ¿qué impide que alguien imprima dinero gratis? La zero-knowledge proof. Obliga matemáticamente a que las salidas de cada transacción estén respaldadas por entradas reales y no gastadas, mientras mantiene en secreto las cantidades.
¿Se puede gastar la misma note dos veces? No. Gastar una note publica su nullifier; un segundo intento publicaría el nullifier idéntico, que ya está en el contenedor de "gastados", por lo que la red lo rechaza.
¿Pueden los observadores externos vincular a un emisor con un receptor? No. El commitment (el nacimiento de la note) y el nullifier (la muerte de la note) no pueden ser emparejados por nadie sin el conocimiento secreto del propietario.
Si el nullifier se calculara solo a partir de la note, sin clave secreta, entonces cualquiera podría calcularlo, rompiendo la propiedad n.º 1 (solo el propietario puede gastar). Peor aún, el nullifier pasaría a ser derivable directamente de información pública sobre la note, lo que podría permitir a los observadores vincular el nullifier con su commitment, rompiendo la propiedad n.º 3 y deshaciendo silenciosamente la privacidad de todo el sistema. La clave secreta es lo que hace que la ficha de anulación sea a la vez exclusivamente tuya y no vinculable.
Artículo 1 . Campos finitos: el extraño y hermoso sistema numérico donde la aritmética "da la vuelta", y la razón por la que cada pieza de criptografía de esta serie vive ahí. Empezaremos, como siempre, por la intuición, sin fórmulas hasta que se las haya ganado.
Parte de la serie Zcash from First Principles para ZecHub. Licencia CC BY-SA 4.0.