Kuantum sonrası kimlik doğrulama ile sıfır bilgi ispatları: zk-SNARK'lar ve zk-STARK'ların karşılaştırmalı güvenlik ve performans analizi

Parola tabanlı kimlik doğrulama yöntemleri en yaygın kullanılan güvenlik mekanizmalarından biri olsa da ciddi zaafiyetler barındırmaktadır. Ayrıca, parola altyapılarının kurulması, yönetilmesi ve güvenli bir şekilde saklanması yüksek hesaplama ve operasyonel maliyetler doğurmaktadır. Forrester Research’e göre, 1.000 kişilik bir kurumda yıllık parola sıfırlama maliyetleri yaklaşık 420.000–490.000 dolar arasında değişmektedir. Buna karşılık, sıfır bilgi ispatları (ZeroKnowledge Proofs, ZKP), hassas kimlik verilerini ifşa etmeden doğrulama yapılmasına olanak sağlayan güçlü bir kriptografik yöntemdir. 1980’lerin ortalarında temelleri atılan ZKP protokolleri, özellikle blokzinciri teknolojisi, Nesnelerin İnterneti (IoT), finans sektörü ve kimlik yönetimi gibi alanlarda kritik öneme sahiptir. Etkileşimli (Interactive Zero-Knowledge Proofs, IZKP) ve etkileşimsiz (Non-Interactive Zero-Knowledge Proofs, NIZKP) olarak ikiye ayrılan bu protokoller arasında, NIZKP çözümleri örneğin zk-SNARK ve zkSTARK, tek yönlü mesajlaşmayla doğrulama sağlayarak Ortadaki Adam (Manin-the-Middle, MitM) saldırılarına karşı daha dayanıklı bir yapı sunar. zkSNARK’lar, küçük ispat boyutları ve hızlı doğrulama süreleri sayesinde yaygınca kullanılır. zk-STARK’lar ise güvenilir kurulum gereksinimini ortadan kaldırarak daha şeffaf bir yapı ve kuantum sonrası saldırılara karşı dayanıklı bir yaklaşım sunar. ZKP, operasyonel maliyetleri azaltır, parola sıfırlama yükünü ortadan kaldırır ve veri ihlali riskini önemli ölçüde düşürür. Ayrıca, GDPR, PCIDSS ve ISO gibi düzenleyici çerçevelere uyumu kolaylaştırarak kurumlar için daha sürdürülebilir bir çözüm sunar. Sonuç olarak, bu çalışma parola tabanlı sistemlerin yerini alabilecek daha güvenli, gizliliği koruyan ve ölçeklenebilir ZKP tabanlı kimlik doğrulama tekniklerinin benimsenmesine yönelik bir perspektif sunmayı amaçlamaktadır.

Password-based authentication methods are among the most widely used security mechanisms, yet they contain significant vulnerabilities. Additionally, building, managing, and securely storing password infrastructure incurs high computational and operational costs. According to Forrester Research, annual password reset costs in an organization of 1,000 employees range from approximately $420,000 to $490,000. In contrast, Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) are robust cryptographic methods that enable authentication without revealing sensitive identity data. Developed in the mid-1980s, ZKP protocols are critically important in areas such as blockchain technology, the Internet of Things (IoT), the financial sector, and identity management. These protocols are divided into Interactive Zero-Knowledge Proofs (IZKP) and Non-Interactive Zero-Knowledge Proofs (NIZKP). Among them, NIZKP solutions such as zkSNARKs and zk-STARKs enable one-way communication for verification, offering greater resilience against Man-in-the-Middle (MitM) attacks. zkSNARKs are widely adopted thanks to their small proof sizes and fast verification times. zk-STARKs, on the other hand, eliminate the need for a trusted setup, providing a more transparent design and improved resistance to post-quantum attacks. ZKPs reduce operational costs, eliminate the burden of password resets, and significantly lower the risk of data breaches. They also facilitate compliance with regulatory frameworks such as GDPR, PCI-DSS, and ISO, offering organizations a more sustainable solution. In conclusion, this study aims to provide a perspective on adopting more secure, privacy-preserving, and scalable ZKP-based authentication techniques as replacements for traditional password-based systems.