Zero-Knowledge Proofs en Privacy in dVPNs | Web3 Privacy

Het probleem met vertrouwen bij traditionele VPN's

Heb je er wel eens bij stilgestaan dat we onze volledige digitale identiteit simpelweg overhandigen aan een VPN-provider in de hoop dat ze niet meekijken? Het is eigenlijk bizar dat in 2025 onze belangrijkste privacyverdediging nog steeds gebaseerd is op een "erewoord" van een gecentraliseerd bedrijf.

De meeste traditionele diensten schermen met "no-logs"-beleid, maar als netwerkspecialist zie ik de realiteit op pakketniveau. Zelfs als ze je browsegeschiedenis niet opslaan, zien ze nog steeds je echte IP-adres en de timinggegevens op het moment dat je verbinding maakt.

• Gecentraliseerde kwetsbaarheden (Single Points of Failure): Traditionele providers draaien op clusters die zij volledig beheren. Als een overheid een dagvaarding stuurt of een hacker krijgt root-toegang, liggen je gegevens voor het oprapen in het RAM-geheugen.
• De vertrouwenskloof: Je moet ze op hun blauwe ogen geloven. Een onderzoek van ExpressVPN uit 2024 merkt op dat gebruikers feitelijk moeten vertrouwen op de eerlijkheid van een provider, omdat er geen technische manier is om te verifiëren wat er precies gebeurt in hun backend.
• Wetgeving voor gegevensbewaring: In veel rechtsgebieden worden ISP's en VPN-bedrijven wettelijk verplicht om bepaalde metadata te bewaren. Hierdoor is een "no-logs"-beleid in die regio's juridisch gezien simpelweg onmogelijk.

Ik heb jarenlang onderzoek gedaan naar surveillance door internetproviders, en het probleem is altijd de tussenpersoon. Als de server je identiteit moet kennen om je te authenticeren, vormt die informatie direct een risico.

Volgens Wikipedia werden Zero-Knowledge Proofs (ZKP) al in 1985 bedacht om precies dit probleem op te lossen: het bewijzen van je identiteit zonder geheimen te onthullen. We zien nu eindelijk de verschuiving van theoretische wiskunde naar daadwerkelijke code in Web3-infrastructuren.

Hoe dan ook, het echte probleem is niet alleen het risico op kwaadwillende actoren; het is de architectuur zelf. We hebben een systeem nodig waarbij het netwerk kan verifiëren dat je hebt betaald of toegang hebt, zonder dat het netwerk daadwerkelijk weet wie "jij" bent.

In het volgende gedeelte kijken we hoe ZKP dit model volledig omgooit om het vertrouwensprobleem definitief op te lossen.

Wat zijn Zero-Knowledge Proofs eigenlijk?

Als je ooit hebt geprobeerd cryptografie uit te leggen aan iemand die geen "netwerk-expert" is, dan ken je de uitdaging. Maar Zero-Knowledge Proofs (ZKP) zijn eigenlijk heel intuïtief als je de priemgetallen even vergeet en denkt aan een magische grot.

De klassieke manier om dit uit te leggen is het verhaal van de grot van Ali Baba. Stel je een cirkelvormige grot voor met twee paden, A en B, die achterin samenkomen bij een magische deur. Peggy kent het geheime woord om die deur te openen; Victor wil bewijs dat ze niet liegt, maar Peggy wil het wachtwoord niet prijsgeven.

Om het te bewijzen, gaat Peggy de grot in terwijl Victor buiten wacht. Victor roept vervolgens: "Kom eruit via pad A!" Als Peggy bij de deur staat, opent ze deze en verschijnt ze. Als ze dit twintig keer herhalen en ze faalt nooit, dan zegt de wiskunde dat ze het woord vrijwel zeker kent. Dit werkt omdat elke ronde die ze succesvol doorloopt de kans halveert dat ze simpelweg geluk had; na twintig rondes is de kans dat ze een bedrieger is letterlijk één op een miljoen. In de wiskundige wereld noemen we dit "soundness" (deugdelijkheid).

Zoals opgemerkt door Concordium, is dit de verschuiving van "data delen" naar "bewijs delen". Om een protocol daadwerkelijk als een ZKP te classificeren, moet het aan drie technische criteria voldoen:

• Compleetheid (Completeness): Als de bewering waar is, zal een eerlijke bewijzer de verifieerder altijd overtuigen. "Vals-negatieven" zijn logisch gezien niet toegestaan.
• Deugdelijkheid (Soundness): Als Peggy liegt, mag ze Victor niet kunnen misleiden, behalve door een astronomisch kleine toevalskans. Volgens het NIST wordt dit vaak een "ZKP van kennis" genoemd, waarbij je bewijst dat je de "witness" (het geheim) bezit.
• Zero-knowledge (Nul-kennis): Dit is de essentie. Victor leert niets over het wachtwoord zelf, alleen dat Peggy het bezit.

In mijn vakgebied beschouwen we identiteit vaak als een risico. Als een dVPN-node jouw publieke sleutel kent, is dat een spoor op pakketniveau. ZKP draait dit volledig om.

Een artikel uit 2024 van Concordium vermeldt dat privacy voor bedrijven inmiddels een "basiseis" is geworden in plaats van slechts een extra functionaliteit. Of het nu gaat om het bewijzen dat je ouder bent dan 18 voor een webshop of het verifiëren van een medisch dossier; ZKP stelt ons in staat de logica af te handelen zonder de data bloot te leggen.

Laten we nu kijken naar hoe dit specifiek jouw IP-adres verborgen houdt binnen een gedecentraliseerd netwerk.

De toepassing van ZKP binnen het dVPN-ecosysteem

Hoe vertalen we die "wiskundige toverkracht" nu naar de praktijk van een dVPN? Het is één ding om er op papier over te theoretiseren, maar zodra ruwe datapakketten een node raken, wordt het technisch complex. In een standaard netwerk controleert de server je identiteit meestal via een centrale database — een enorm risico voor je privacy.

Het doel hier is anonieme authenticatie. We willen dat de node weet dat jij het recht hebt om de bandbreedte te gebruiken, zonder dat de node weet wie je bent of wat je betalingsgeschiedenis is.

De meeste moderne dVPN-projecten richten zich op zk-SNARKs (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge). Zoals we eerder zagen, zijn deze ideaal omdat ze geen constante heen-en-weer communicatie vereisen.

• Abonnementsbewijzen: Je kunt op de blockchain bewijzen dat je hebt betaald voor een maandabonnement. De node verifieert een "bewijs" dat jouw wallet tot de groep "betalende gebruikers" behoort, zonder ooit je daadwerkelijke wallet-adres te zien.
• Toegangscontrole: In plaats van een gebruikersnaam en wachtwoord die een ISP zou kunnen onderscheppen of een node zou kunnen loggen, verstuur je een cryptografisch bewijs. Het is vergelijkbaar met het tonen van een "geverifieerd"-badge zonder je identiteitsbewijs te overhandigen.
• Node-reputatie: Nodes kunnen ZKP ook gebruiken om aan te tonen dat ze niet kwaadaardig zijn — bijvoorbeeld door te bewijzen dat ze niet met pakketten hebben geknoeid — zonder hun interne serverarchitectuur bloot te leggen.

In een P2P-netwerk is je IP-adres in feite je huisadres. Als een node-operator kwade bedoelingen heeft, zou deze elk verbonden IP-adres kunnen loggen. Door ZKP te gebruiken voor de handshake, scheiden we de "identiteit" van de "verbinding".

Cloudflare is in 2021 al begonnen met het gebruik van zogenaamde "one-out-of-many proofs" voor private web-attestatie. Hiermee kan een gebruiker bewijzen dat hij deel uitmaakt van een geautoriseerde groep (zoals "betaalde abonnees") zonder te onthullen om welke specifieke gebruiker het gaat. Als een gigant als Cloudflare dit al inzet om hardware te verifiëren zonder datalekken, dan kun je er vergif op innemen dat dVPN's hetzelfde doen voor gebruikerssessies.

Projecten zoals SquirrelVPN implementeren deze zk-SNARK handshakes om te garanderen dat zelfs de node waarmee je verbinding maakt, geen flauw idee heeft wie je werkelijk bent.

In het volgende gedeelte bekijken we hoe deze bewijzen de economische kant van het delen van bandbreedte mogelijk maken, zonder dat de privacy van de betrokkenen in het gedrang komt.

Bandwidth Mining en Getokeniseerde Beloningen

Beschouw "bandwidth mining" als de Airbnb van het internet. Je staat vreemden toe om door een digitale gang van je thuisnetwerk te lopen, en in ruil daarvoor word je betaald in tokens. Maar zonder Zero-Knowledge Proofs (ZKP) zouden die vreemden – of het netwerk zelf – veel te veel kunnen zien van wat er zich in jouw huis afspeelt.

In een P2P-configuratie moeten we twee zaken bewijzen: dat de node de data daadwerkelijk heeft gerouteerd, en dat de gebruiker over voldoende credits beschikt om hiervoor te betalen. Voorheen betekende dit dat het netwerk elk pakketje moest volgen, wat een enorm privacylek veroorzaakte.

• Proof of Routing: We gebruiken ZKP om te verifiëren dat een node een specifiek volume aan dataverkeer heeft verwerkt. De node levert een "bewijs" aan de blockchain dat overeenkomt met de "kwitantie" van de gebruiker, zonder dat een van beide partijen de werkelijke inhoud (payload) of de bestemming van de pakketten onthult.
• Getokeniseerde Incentives: Node-operators verdienen beloningen op basis van geverifieerde uptime en doorvoersnelheid (throughput). Omdat de verificatie zero-knowledge is, hoeft het netwerk de werkelijke identiteit van de operator niet te kennen om tokens in hun wallet te storten.
• Eerlijke Uitwisseling: Zoals beschreven in de vakliteratuur, zorgen deze protocollen ervoor dat een "prover" (de node) de "verifier" (het netwerk) ervan kan overtuigen dat het werk is verricht, zonder de gevoelige data binnen dat werk prijs te geven.

Eerlijk gezegd heb ik genoeg ISP-surveillance gezien om te weten dat je niet echt privé bent als je de betalingslaag niet anonimiseert. Als je wallet-adres gekoppeld is aan je thuis-IP en je verkeerslogs, dan is het "VPN"-gedeelte van een dVPN in feite nutteloos.

Vervolgens gaan we kijken hoe we voorkomen dat het netwerk vertraagt tijdens al deze complexe berekeningen – het "Succinct"-gedeelte van de puzzel.

De technische hindernissen van ZKPs in netwerkomgevingen

Kijk, ik ben een groot fan van de wiskunde achter Zero-Knowledge Proofs (ZKP), maar we moeten wel realistisch blijven: dit implementeren in een live netwerk is een enorme uitdaging. Het is één ding om op een whiteboard te bewijzen dat je een geheim kent, maar het is een heel ander verhaal om dat te doen terwijl iemand 4K-video probeert te streamen via een gedecentraliseerde node.

Het "Succinct"-gedeelte van zk-SNARKs zou de boel juist snel moeten maken, maar het genereren van die bewijzen vreet nog steeds CPU-cycli alsof het niets is. Als je smartphone zwaar werk moet verrichten puur om een datapakketje te authenticeren, gaat je batterij razendsnel leeg en schiet je latentie omhoog.

Vanuit mijn ervaring met analyse op pakketniveau weet ik dat elke milliseconden telt bij routing. Wanneer je ZKP toevoegt, leg je in feite een "rekenkundige belasting" op elke handshake.

• CPU-overhead: Het genereren van een bewijs (de proof) is vele malen zwaarder dan het verifiëren ervan. De meeste dVPN-gebruikers zitten op mobiele apparaten of goedkope routers die niet bepaald supercomputers zijn. Hierdoor wordt de kant van de "prover" (de bewijzer) al snel de bottleneck.
• Circuit-bugs: Als de wiskunde niet tot in de puntjes klopt, krijg je te maken met "under-constrained circuits". Beveiligingsrapporten van firma's zoals Trail of Bits laten zien dat het overgrote deel van de SNARK-bugs voortkomt uit dit soort logische gaten, waardoor een hacker potentieel een vals bewijs zou kunnen fabriceren.
• Netwerkvertraging: Interactieve bewijzen vereisen constante communicatie heen en weer. Zelfs bij niet-interactieve varianten kan de omvang van bepaalde bewijzen een probleem vormen. Neem bijvoorbeeld zk-STARKs: dit is een ander type ZKP dat geen "trusted setup" vereist (wat veiliger is), maar de bewijzen zijn veel groter, wat de bandbreedte die je juist probeert te besparen weer kan verstoppen.

Eerlijk gezegd zoeken de meeste ontwikkelaars nog steeds naar die "Goldilocks-zone": het punt waarop de beveiliging waterdicht is, maar het internet niet aanvoelt als een inbelverbinding uit 1995.

Hoe dan ook, hierna gaan we kijken hoe de sector dit latentieprobleem daadwerkelijk probeert op te lossen, zodat we eindelijk kunnen genieten van maximale privacy zonder in te leveren op snelheid.

De toekomst van een censuurbestendig internet

Wat is uiteindelijk het doel van al deze complexe wiskunde? Eerlijk gezegd kijken we naar een fundamentele verschuiving waarbij "privacy by design" niet langer een loze marketingkreet is, maar een hardgecodeerde realiteit binnen het netwerk.

Terwijl we transformeren naar DePIN (Decentralized Physical Infrastructure Networks), zal het oude model — waarbij je jouw identiteit toevertrouwt aan een centrale VPN-provider — net zo ouderwets aanvoelen als inbellen met een modem. De toekomst draait om "selectieve onthulling": precies bewijzen wat nodig is, en niets meer dan dat.

Het volgende tijdperk van het internet zal niet worden gedefinieerd door wie de meeste data verzamelt, maar door wie ontdekt hoe je met de minste data kunt werken. Dit is waar zkVM's (zero-knowledge virtual machines) een cruciale rol spelen. Ze stellen ons in staat om complexe logica uit te voeren — zoals controleren of een gebruiker zich in een beperkte regio bevindt of een geldig abonnement heeft — buiten de blockchain (off-chain), om vervolgens alleen een compact bewijs te publiceren.

• Privacy op schaal: Tools zoals RISC Zero of Succinct Labs zorgen ervoor dat ontwikkelaars ZKP-logica kunnen schrijven in gangbare talen zoals Rust. Dit betekent dat dVPN's kunnen schalen zonder de enorme "rekenkundige belasting" waar we het eerder over hadden.
• Censuurbestendigheid: Wanneer een node niet weet wie je bent of welke content je opvraagt, is het voor overheden vele malen moeilijker om die node te dwingen jou te blokkeren.
• Adoptie door het bedrijfsleven: Zoals Concordium onlangs al aangaf, beginnen bedrijven data steeds meer als een risico (liability) te zien. Als zij jouw data niet bezitten, kunnen ze deze ook niet verliezen bij een datalek.

Hoe dan ook, de technologie staat nog in de kinderschoenen, maar de koers is duidelijk. We bouwen aan een internet waar je niet om privacy hoeft te vrágen — het is simpelweg de standaard op protocolniveau. Tot de volgende deep-dive!