零知識(shí)證明概念及其對(duì)區(qū)塊鏈的影響

• 2023年11月03日 18:49

零知識(shí)證明(ZKP)是一種密碼學(xué)技術(shù)，它允許在不泄露信息本身的情況下驗(yàn)證一條信息的真實(shí)性。該技術(shù)對(duì)于提升區(qū)塊鏈、加密貨幣和Decentralization金融(DeFi)隱私和安全性的重要性日益提升。

許多DeFi項(xiàng)目已經(jīng)將ZKP應(yīng)用至借貸和交易等服務(wù)中，為用戶提供更好的隱私和安全性。許多Layer 1區(qū)塊鏈正在添加基于ZKP的匯總或零知識(shí)Ethereum虛擬機(jī)(zkEVM)。隨著零知識(shí)證明應(yīng)用的采用率日益提升，其有望在區(qū)塊鏈和Web3領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

零知識(shí)證明的運(yùn)作原理

零知識(shí)證明方法可使一方（證明者）在不泄露任何額外信息的情況下向另一方（驗(yàn)證者）證明一項(xiàng)陳述的真實(shí)性。當(dāng)存在敏感信息且證明者不希望驗(yàn)證者訪問信息時(shí)，這一點(diǎn)尤為有用。

證明者只需提供其可以生成的數(shù)學(xué)證明，而驗(yàn)證者可以使用此證明來驗(yàn)證陳述的真實(shí)性，但無法使用此證明來重構(gòu)原始信息。

假設(shè)一條隧道擁有兩個(gè)入口A和B。有一扇上了鎖的門，用密碼封鎖住了唯一的路徑，阻止人們從隧道的一端走到另一端（從A到B）。您知道密碼，且希望將密碼賣給想進(jìn)入隧道的X。

您希望她在得到密碼之前先付款，而她卻想讓您先證明您真的知道密碼。在此種情況下，她可以站在隧道前面，看著您走進(jìn)其中一個(gè)入口，然后從另一個(gè)入口走出來。通過這種方式，她可以確信您真的知道密碼。

為何要使用零知識(shí)證明？

零知識(shí)證明之所以能夠在區(qū)塊鏈和加密貨幣領(lǐng)域得到追捧，是因?yàn)槿藗冊跀?shù)字交易中對(duì)隱私和安全性的需求日益增長。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)和加密貨幣的興起，人們越來越需要一種既能驗(yàn)證交易又不泄露敏感信息的方法，而ZKP可以滿足這一需求。

近年來，零知識(shí)證明吸引了更多的關(guān)注和興趣，許多采用ZKP的協(xié)議已經(jīng)推出，主流區(qū)塊鏈也已開發(fā)出了零知識(shí)匯總。在2022年開發(fā)者大會(huì)(DevCon)上，超20%的討論均圍繞零知識(shí)證明技術(shù)展開，表明該技術(shù)廣受歡迎。

關(guān)鍵發(fā)展

零知識(shí)證明的一個(gè)關(guān)鍵發(fā)展是越來越多地使用一種特定類型的ZKP - 簡潔非交互零知識(shí)證明(zk-SNARK)。zk-SNARK已廣泛應(yīng)用于各類DeFi App，例如私人Tokens交易和屏蔽借貸。零知識(shí)證明的另一個(gè)主要發(fā)展是通過零知識(shí)匯總(zkRoll-up)更加注重可擴(kuò)展性和性能。

zk-SNARK

簡潔非交互零知識(shí)證明(zk-SNARK)是一種特定類型的零知識(shí)證明，它允許在不透露關(guān)于陳述本身的任何信息的情況下驗(yàn)證陳述。

zk-SNARK已應(yīng)用于Zcash和JP Morgan Chase基于區(qū)塊鏈的支付系統(tǒng)等應(yīng)用。此外，它還用于向服務(wù)器安全驗(yàn)證客戶身份。

zkRoll-up

zkRoll-up是一種區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容解決方案，它可以將一批多筆交易匯總為一筆規(guī)模更大的單筆交易，然后將其記錄在區(qū)塊鏈上。例如，BNB Chain于2022年推出了基于zkRoll-up架構(gòu)的zkBNB測試網(wǎng)。

zkBNB可以將數(shù)百筆交易捆綁成一批鏈下交易，并生成一個(gè)密碼證明以證明所有交易的有效性。zkRoll-up在可擴(kuò)展性和安全性之間達(dá)成了某種平衡，適用于大規(guī)模、低延遲的設(shè)置。

零知識(shí)證明的用例

零知識(shí)證明的用例很多，其中一些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而其他的則有望在未來成為現(xiàn)實(shí)。ZKP的一些主要用例包括：

數(shù)字身份認(rèn)證

零知識(shí)證明可用于驗(yàn)證用戶身份，而不會(huì)泄露任何敏感的個(gè)人信息。這在數(shù)字投票系統(tǒng)等應(yīng)用中可能十分有用，因?yàn)樵搱鼍耙笤诓粨p害選民匿名性的情況下核實(shí)選民身份。

保護(hù)隱私的交易

實(shí)現(xiàn)保護(hù)隱私的交易是零知識(shí)證明在加密貨幣領(lǐng)域中的熱門用例之一。例如，Manta Network的MantaPayDecentralization應(yīng)用程序(DApp)便采用了ZKP，使用戶得以在Decentralization交易平臺(tái)(DEX)上進(jìn)行交易，而無需透露其身份或交易細(xì)節(jié)。這樣一來，用戶在維護(hù)自身隱私的同時(shí)，仍可以使用該平臺(tái)進(jìn)行交易。

屏蔽交易

Zcash是一種使用零知識(shí)證明來實(shí)現(xiàn)屏蔽交易的加密貨幣。在此類交易中，發(fā)送者和接收者地址以及交易金額可對(duì)公共區(qū)塊鏈屏蔽，提升了用戶交易的隱私性。

Tokens化和所有權(quán)驗(yàn)證

零知識(shí)證明也可用于將資產(chǎn)進(jìn)行Tokens化并驗(yàn)證其所有權(quán)證明。例如，一項(xiàng)財(cái)產(chǎn)可進(jìn)行Tokens化，且任何一方均可在不公開透露任何其他信息的情況下驗(yàn)證其所有權(quán)。

遵守全球法規(guī)

一些國家在收集和分享金融信息方面設(shè)有嚴(yán)格的法規(guī)，而Decentralization平臺(tái)可能很難遵守這些法規(guī)。零知識(shí)證明可用于與監(jiān)管機(jī)構(gòu)共享所需信息，同時(shí)對(duì)其他各方保密。

這將有助于彌合Decentralization平臺(tái)與傳統(tǒng)金融機(jī)構(gòu)之間的差距，降低DeFi遵守各司法管轄區(qū)內(nèi)法規(guī)的難度。

零知識(shí)證明在區(qū)塊鏈領(lǐng)域的未來

未來零知識(shí)證明可能會(huì)帶來新的技術(shù)創(chuàng)新。一些與ZKP相關(guān)的值得關(guān)注的未來發(fā)展包括：

跨鏈隱私層

隨著區(qū)塊鏈和DeFi生態(tài)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與演變，對(duì)不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之間互操作性的需求日益增加。跨鏈隱私層將允許人們在不同的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交易，同時(shí)保護(hù)相關(guān)各方的隱私。

zk-STARK

另一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域是zk-STARK（零知識(shí)可擴(kuò)展透明知識(shí)論證）使用的增加，這是一種較新的零知識(shí)證明，被認(rèn)為比zk-SNARK更安全高效。與zk-SNARK相比，zk-STARK的另一個(gè)優(yōu)勢在于其驗(yàn)證速度更快，且無需可信設(shè)置。

用戶友好的工具包

零知識(shí)證明技術(shù)可能較為復(fù)雜，并非所有開發(fā)團(tuán)隊(duì)都具備密碼學(xué)這一特定領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。用戶友好的ZKP工具包有助于彌補(bǔ)這一差距，可降低不同背景的開發(fā)人員使用該技術(shù)的難度。

零知識(shí)證明的局限性

零知識(shí)證明提供了一種在保護(hù)隱私的同時(shí)驗(yàn)證信息真實(shí)性的獨(dú)特方法，但這種驗(yàn)證并非100%準(zhǔn)確。雖然當(dāng)證明者撒謊時(shí)驗(yàn)證的概率可以忽略不計(jì)，但用戶應(yīng)該意識(shí)到ZKP并非100%可靠。

此外，零知識(shí)證明使用的算法需要消耗大量的計(jì)算資源。在某些類型的ZKP中，密集計(jì)算必不可少，因?yàn)樗鼈冃枰?yàn)證者和證明者之間進(jìn)行諸多交互。而在另一些類型的ZKP中，這些算法的計(jì)算量非常大，可能會(huì)限制ZKP的應(yīng)用。

結(jié)語

零知識(shí)證明因其獨(dú)特的隱私保護(hù)特性和擴(kuò)展?jié)摿Χ杆偈艿疥P(guān)注。隨著該項(xiàng)技術(shù)在區(qū)塊鏈、加密貨幣和DeFi領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，可能帶來更多創(chuàng)新服務(wù)，從而極大地造福于用戶。零知識(shí)證明有望在創(chuàng)建更安全、更私密、更高效的DApp生態(tài)系統(tǒng)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

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