Zero-Knowledge Proofs: tra criminalità informatica e privacy digitale
Nel panorama in continua evoluzione della cybersecurity, emerge una tecnologia tanto potente quanto ancora poco conosciuta al grande pubblico: le Zero-Knowledge Proofs.
Durante la 13ª Edizione della Cyber Crime Conference, il Prof. Ivan Visconti (ordinario di Informatica presso il DIAG dell’Università Sapienza) ha offerto una profonda analisi di questo strumento di crittografia avanzata, delineandone le implicazioni sia positive che problematiche.
Vivere nel cyberspace: nuovi paradigmi di sicurezza
«Viviamo ormai gran parte delle nostre giornate nel cyberspace: i nostri dati sono lì e ci sono anche diversi livelli di insicurezza da considerare», ha esordito Visconti.
Il relatore ha poi guidato il pubblico attraverso una progressione storica dei livelli di protezione dei dati digitali, partendo dalle fondamenta per arrivare alle frontiere più avanzate.
Il primo livello riguarda la protezione dei dati “a riposo” – quelli archiviati, come ad esempio i backup – che rappresentano uno scenario relativamente gestibile dal punto di vista della sicurezza: come ha ricordato il professore, esistono infatti algoritmi di cifratura che, se implementati correttamente, offrono un buon livello di protezione.
Guarda il video completo dell’intervento di Ivan Visconti durante la Cyber Crime Conference 2025:
Il secondo livello, già più complesso, riguarda i dati in transito sulla rete: «anche qui, da decenni ormai, siamo abbastanza sicuri», ha spiegato Visconti. «Abbiamo protocolli ben collaudati, come TLS, [affinché] tutto sia cifrato». Tale evoluzione rappresenta un passo significativo verso la “privacy by default”, principio secondo cui la protezione dei dati dovrebbe essere una configurazione predefinita e non un’opzione aggiuntiva.
Tuttavia il professore ha evidenziato un problema fondamentale di questo modello, ovvero la necessità di affidare i propri dati a terze parti a fini di elaborazione.
Concretamente, ciò implica una serie di passaggi: «ogni volta che si ha bisogno che venga fatto qualche calcolo sui dati, li si invia a un server che li processa e poi dà il risultato» ha spiegato. «Fortunatamente in rete i dati sono protetti, però intanto li stiamo dando al server; il che significa che i server collezionano grandi quantità di dati e, se vengono “bucati”, i dati possono finire in mano ai criminali».
Dopo aver richiamato i numerosi casi di violazioni di dati che quotidianamente riempiono le cronache, il professore ha smentito l’illusione del “perimetro sicuro”, ricordando che «Nessuno ha, all’interno della propria organizzazione, esclusivamente software e hardware proprietario».
Evidenziando come la complessità delle moderne infrastrutture IT, formate da componenti di diverse origini, renda di fatto impossibile un controllo totale, ha quindi invitato con realismo ad «assumere che, in un certo senso, l’avversario può essere sempre lì; se non adesso, può arrivare domani».
Il terzo livello: Data Ownership e la promessa di una nuova era
È in questo contesto che Visconti ha citato il terzo livello di protezione – relativo ai data in use – introducendo il concetto di “Data Ownership”, un cambio di paradigma fondamentale nella gestione dei dati.
«Questo significa che i dati devi pensare a tenerli tu; e, anziché mandarli ai server, fare dei calcoli insieme al server per arrivare insieme a decidere il servizio o risultato che ti serve».
Un simile approccio – che potrebbe sembrare puramente teorico o futuristico – si presta già a numerose applicazioni pratiche, illustrate da Visconti con un esempio concreto. «Ho controllato questa mattina: se aprite questo link vedrete come sia in costruzione quello che dovrebbe essere il portafoglio digitale che tutti, in Europa, useremo tra qualche anno».
Nella documentazione ufficiale del progetto europeo, come ha evidenziato il professore, viene enunciato il principio “Your data – Your control”, facendo un esplicito riferimento alle Zero-Knowledge Proofs in qualità di tecnologia abilitante.
La profezia del 2016: criminali all’avanguardia tecnologica
Con un balzo temporale all’indietro, Visconti ha richiamato l’attenzione della platea su un paper accademico del 2016, firmato da ricercatori di chiara fama. «Questo articolo è incredibile per quello che prevede: eravamo nel 2016 e già, nel titolo, c’è la parola “criminale”» ha osservato.
«In questo lavoro c’è scritto che “i ransomware sono un problema e cresceranno con Bitcoin”: evidentemente, avevano ragione», ha commentato Visconti.
Ha poi evidenziato come gli autori della ricerca avessero previsto un ulteriore pericolo: «Ethereum è partita proprio a fine 2016, insieme a una piattaforma per abilitare gli smart contract, cioè “denaro programmabile, uno strumento molto più potente rispetto a quello che è possibile fare con Bitcoin”».
I ricercatori non si limitavano a prevedere l’ascesa di queste tecnologie, identificando lo specifico strumento «che i criminali avrebbero potuto sfruttare: le Zero-Knowledge Proofs, definite “uno strumento che possono usare per attaccare”. Quindi, il primo versante sotto cui le presenterò è sul fronte dell’attacco», ha specificato il professore.
Ransomware e Fair Exchange: quando anche il crimine cerca garanzie
Visconti ha quindi illustrato un caso d’uso sorprendente delle Zero-Knowledge Proofs nell’ambito del ransomware, toccando un punto controverso del dibattito sulla sicurezza informatica: «Quando si sente parlare di ransomware, spesso si dice che “non bisogna assolutamente pagare”, in particolare perché se paghi non è detto che poi [l’attaccante] ti dia la chiave».
In effetti, ha ricordato il professore, solitamente «i criminali sono i primi a utilizzare le nuove tecnologie». Ma cosa accadrebbe se esistesse un meccanismo che garantisce alla vittima di ricevere effettivamente la chiave in cambio del pagamento?
Un simile concetto, noto come “Fair Exchange” (scambio equo), è ben collaudato nel mondo reale: tipicamente nelle compravendite immobiliari, in cui «io verso dei soldi e l’altro mi consegna il bene, con un notaio che garantisce il tutto».
Nel mondo digitale – e in particolare nell’ecosistema delle criptovalute – questa funzione di garanzia può essere svolta dagli smart contract. Come ha chiarito il relatore, «è questa la novità introdotta da queste piattaforme: non serve andare dal notaio, perché la sua funzione è svolta da un programma chiamato appunto smart contract».
Tuttavia, il sistema presenta criticità significative quando applicato a scambi che coinvolgono chiavi di decifratura: «Questo è un notaio pubblico, cioè […] quello che accade lo vedono tutti». Di conseguenza, se un criminale condividesse direttamente la chiave sulla blockchain, la stessa diventerebbe immediatamente di dominio pubblico.
Inoltre, come verificare che la chiave sia autentica? Visconti ha spiegato come si potrebbe, teoricamente, implementare un meccanismo di verifica. «Quello che potrei fare è mandare alcuni dei miei file che sono stati cifrati; e questo “notaio” (che è il programma) va a controllare che la chiave effettivamente decifri bene».
Anche in questo caso, però, emerge un problema di privacy. Infatti, a quel punto, «tutto il mondo potrebbe vedere il mio file decifrato, perché questo “notaio” lavora in modo trasparente».
Zero-Knowledge Proofs: la soluzione matematica
A questo punto, Visconti ha introdotto il meccanismo delle Zero-Knowledge Proofs come soluzione a questo apparente paradosso: «In pratica il criminale non mette la chiave sulla blockchain così com’è, ma inserisce soltanto un hash. Questo significa che nessuno capisce qual è la chiave».
Il processo si articolerebbe, quindi, in diversi passaggi:
- il criminale pubblica sulla blockchain non già la chiave necessaria a decifrare i dati, bensì un suo hash (un’impronta digitale crittografica);
- la vittima carica sulla blockchain alcuni file cifrati, scelti casualmente tra quelli compromessi dall’attacco;
- il criminale produce una “Zero-Knowledge Proof”, ossia una dimostrazione matematica “a conoscenza zero”, che prova – senza rivelare la chiave stessa – l’esistenza di una chiave K corrispondente all’hash H(K) che può decifrare correttamente i file.
Visconti ha paragonato questa dimostrazione ad un teorema matematico: «così come vedete la dimostrazione del teorema di Pitagora, è vero e basta. Non c’è da dubitare». Allo stesso modo, una Zero-Knowledge Proof fornisce la certezza matematica che una certa proprietà sia vera (in questo caso, che esista una chiave in grado di decifrare i file), senza rivelare la chiave in questione.
Nell’esempio del relatore, una volta verificata questa dimostrazione la vittima «può configurare uno smart contract, stabilendo che “chiunque inserisca sulla blockchain la chiave K – cifrata con la mia chiave pubblica, così lo decifro solo io – riceva i soldi”».
Il criminale, a questo punto, fornisce la chiave cifrata con la chiave pubblica della vittima. Lo smart contract, verificatene le condizioni, trasferisce automaticamente il pagamento; e soltanto la vittima, in possesso della propria chiave privata, potrà decifrare il messaggio per ottenere la chiave K, che potrà usare per recuperare tutti i propri dati.
«Quindi la transazione si conclude in uno scambio equo» ha concluso Visconti, sottolineando come questo meccanismo garantisca che nessuna delle parti possa imbrogliare l’altra: il criminale riceve il pagamento solo se fornisce la chiave corretta, mentre la vittima ottiene la chiave solo una volta effettuato il pagamento.
Applicazioni reali: ZCash e Tornado Cash
Le Zero-Knowledge Proofs non sono rimaste confinate alla teoria o agli scenari ipotetici prefigurati dai ricercatori. Nella seconda parte dell’intervento, infatti, Visconti ha illustrato due casi di applicazione reale già ampiamente diffusi: ZCash e Tornado Cash.
ZCash è una criptovaluta nata nel 2017, con una capitalizzazione di mercato di mezzo miliardo di dollari, che utilizza le ZKP per garantire l’anonimato delle transazioni. «Questa criptovaluta ti permette di mandare una transazione di pagamento dove ad esempio dici “io ho dei soldi” ma il pagante non è identificato», ha spiegato Visconti. «Però, se non avessi dei soldi, non riuscirei a superare questa prova matematica».
A differenza di Bitcoin ed Ethereum – che funzionano «come bonifici aperti, di cui si vedono mittente e destinatario» – ZCash opera più come il contante fisico: nell’efficace sintesi di VIsconti, «i soldi passano di tasca in tasca senza che si veda».
Ancora più controverso è il caso di Tornado Cash, uno smart contract per Ethereum che implementava simili principi per assicurare l’anonimato delle parti coinvolte. La sua efficacia è tale da aver attirato l’attenzione delle autorità statunitensi: «Funziona così bene che l’unico modo per scoraggiarne l’uso è stato dichiararlo illegale, per cui alcuni cittadini americani sono andati in carcere solo per averlo usato».
Visconti ha aggiunto che Tornado Cash «negli Stati Uniti è stato illegale fino a pochi giorni fa», facendo riferimento al recente allentamento delle restrizioni sulle criptovalute voluto dall’amministrazione Trump.
Il professore ha voluto precisare che, in questi ultimi due esempi, non si parla necessariamente di applicazioni criminali: «È noto che alcuni strumenti sono usati anche a fini di riciclaggio; ma che li si usi, invece, per [proteggere] la privacy mi sembra assolutamente nobile».
Combattere la disinformazione: il lato positivo delle ZKP
Nella parte finale dell’intervento Visconti ha voluto evidenziare le applicazioni positive di questa tecnologia, in particolare nella lotta alla disinformazione e ai deepfake.
«La disinformazione è una brutta cosa», ha esordito. «Le immagini sono importanti, soprattutto nella diffusione delle notizie; ma con l’intelligenza artificiale veramente è diventato facile realizzare delle immagini false che sembrano assolutamente vere».
Visconti ha quindi rivelato come i grandi attori tecnologici stiano già lavorando a una soluzione: «Molti non sanno che i colossi digitali, già da diversi anni, hanno stabilito uno standard chiamato C2PA (Coalition for Content Provenance and Authenticity)».
Questo standard prevede l’uso di firme digitali per certificare l’autenticità delle immagini direttamente al momento della loro creazione: «Quando facciamo una fotografia, dalla fotocamera le viene associata immediatamente una firma digitale».
Il problema di questo approccio, ha spiegato Visconti, è che le firme digitali tradizionali sono estremamente fragili rispetto alle modifiche. «Nella grandissima parte dei casi, quando si ha bisogno di utilizzare un’immagine, non la si usa così com’è. Pensateci: voi fate una foto per poi pubblicarla “tale e quale”, o la modificate un po’?»
E qui sorge il problema: «Modificare un documento digitale significa buttare la firma nella spazzatura. Se cambi un solo bit la firma non serve a niente, non viene più verificata».
Le Zero-Knowledge Proofs offrono una soluzione a questo problema. Visconti ha spiegato come, nel suo gruppo di ricerca, abbiano dimostrato sperimentalmente che è possibile utilizzare questa tecnologia per mantenere la verificabilità dell’origine anche dopo modifiche legittime: «Abbiamo visto che, dopo aver ottenuto la firma di un’immagine, se ne fai una trasformazione “normale” (ad esempio un resize) è possibile generare una Zero-Knowledge Proof che dice “questa immagine viene da un resize di un’altra immagine, nient’altro”».
Questa prova matematica garantisce che l’immagine modificata derivi effettivamente dall’originale attraverso una trasformazione legittima e dichiarata.
Visconti ha sottolineato l’importanza di questa applicazione al fine di abilitare lo standard C2PA, prevedendo che questa tecnologia arriverà presto nei nostri smartphone: «È un po’ complesso sul piano tecnologico, ma succederà entro qualche anno».
Lo scenario italiano: un ritardo preoccupante
Concludendo la sua presentazione, Visconti ha offerto una valutazione schietta della situazione italiana rispetto a queste tecnologie avanzate. «Come siamo messi in Italia? Malissimo», ha dichiarato senza mezzi termini; ciò a meno di non ritenere trascurabili le evoluzioni esaminate, dal momento che «tutta l’industria che sta lavorando su queste tecnologie non si trova in Italia».
Anche a livello di formazione, il quadro non è incoraggiante. Una carenza formativa con conseguenze a lungo termine, come Visconti ha ricordato citando un intervento precedente della conferenza: «Quando risolvi il problema dal punto di vista formativo, poi aspetti vent’anni per vederne i risultati».
Nonostante questa nota pessimistica, il professore ha concluso con un’apertura verso la dimensione globale: «Siamo sempre più una società borderless, senza confini, per cui a questo punto magari non dobbiamo guardare più solo a quello che c’è in Italia, ma guardare insieme come fanno le cose altrove».
Riflessioni finali
Le Zero-Knowledge Proofs (ZKP) rappresentano una tecnologia di frontiera che sta trasformando radicalmente il modo in cui concepiamo la privacy e la sicurezza dei dati nell’ecosistema digitale.
E come spesso accade, i primi ad adottare queste innovazioni sono stati coloro che operano ai margini della legalità.
Tuttavia le potenzialità positive di questi strumenti sono immense, soprattutto in un’epoca in cui la proprietà e la gestione dei dati diventano sempre più centrali, mentre la privacy sembra essersi trasformata in un lusso per pochi.
La principale sfida per il futuro sarà integrare queste tecnologie avanzate in applicazioni legittime e trasparenti: in questo senso, le Zero-Knowledge Proofs potrebbero rappresentare uno strumento fondamentale per restituire agli utenti un reale controllo sui propri dati personali.
