零知識證明概念及其對區(qū)塊鏈的影響

• 2023年11月03日 18:49

零知識證明(ZKP)是一種密碼學技術(shù)，它允許在不泄露信息本身的情況下驗證一條信息的真實性。該技術(shù)對于提升區(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Ethereum虛擬機(zkEVM)。隨著零知識證明應(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。

零知識證明的運作原理

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

證明者只需提供其可以生成的數(shù)學證明，而驗證者可以使用此證明來驗證陳述的真實性，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，看著您走進其中一個入口，然后從另一個入口走出來。通過這種方式，她可以確信您真的知道密碼。

為何要使用零知識證明？

零知識證明之所以能夠在區(qū)塊鏈和加密貨幣領(lǐng)域得到追捧，是因為人們在數(shù)字交易中對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)出了零知識匯總。在2022年開發(fā)者大會(DevCon)上，超20%的討論均圍繞零知識證明技術(shù)展開，表明該技術(shù)廣受歡迎。

關(guān)鍵發(fā)展

零知識證明的一個關(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。零知識證明的另一個主要發(fā)展是通過零知識匯總(zkRoll-up)更加注重可擴展性和性能。

zk-SNARK

簡潔非交互零知識證明(zk-SNARK)是一種特定類型的零知識證明，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)器安全驗證客戶身份。

zkRoll-up

zkRoll-up是一種區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)擴容解決方案，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，并生成一個密碼證明以證明所有交易的有效性。zkRoll-up在可擴展性和安全性之間達成了某種平衡，適用于大規(guī)模、低延遲的設(shè)置。

零知識證明的用例

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

數(shù)字身份認證

零知識證明可用于驗證用戶身份，而不會泄露任何敏感的個人信息。這在數(shù)字投票系統(tǒng)等應(yīng)用中可能十分有用，因為該場景要求在不損害選民匿名性的情況下核實選民身份。

保護隱私的交易

實現(xiàn)保護隱私的交易是零知識證明在加密貨幣領(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(DEX)上進行交易，而無需透露其身份或交易細節(jié)。這樣一來，用戶在維護自身隱私的同時，仍可以使用該平臺進行交易。

屏蔽交易

Zcash是一種使用零知識證明來實現(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)驗證

零知識證明也可用于將資產(chǎn)進行Tokens化并驗證其所有權(quán)證明。例如，一項財產(chǎn)可進行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)有嚴格的法規(guī)，而Decentralization平臺可能很難遵守這些法規(guī)。零知識證明可用于與監(jiān)管機構(gòu)共享所需信息，同時對其他各方保密。

這將有助于彌合Decentralization平臺與傳統(tǒng)金融機構(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。

零知識證明在區(qū)塊鏈領(lǐng)域的未來

未來零知識證明可能會帶來新的技術(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，對不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之間互操作性的需求日益增加?？珂滊[私層將允許人們在不同的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上進行交易，同時保護相關(guān)各方的隱私。

zk-STARK

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

用戶友好的工具包

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

零知識證明的局限性

零知識證明提供了一種在保護隱私的同時驗證信息真實性的獨特方法，但這種驗證并非100%準確。雖然當證明者撒謊時驗證的概率可以忽略不計，但用戶應(yīng)該意識到ZKP并非100%可靠。

此外，零知識證明使用的算法需要消耗大量的計算資源。在某些類型的ZKP中，密集計算必不可少，因為它們需要驗證者和證明者之間進行諸多交互。而在另一些類型的ZKP中，這些算法的計算量非常大，可能會限制ZKP的應(yīng)用。

結(jié)語

零知識證明因其獨特的隱私保護特性和擴展?jié)摿Χ杆偈艿疥P(guān)注。隨著該項技術(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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