什麼是零知識證明（ZKP）？它如何增強區塊鏈的隱私？

ZKP通過啟用私人交易並通過ZK滾動等解決方案提高可擴展性來增強區塊鏈隱私，從而確保安全性而不會損害數據。

2025/04/17 01:28

零知識證明（ZKP）是加密協議，允許一個被稱為供奉獻者的一方向另一方證明驗證者，即給定語句是正確的，而無需透露陳述本身有效性以外的任何信息。在區塊鏈技術的背景下，ZKP在增強隱私和安全性方面起著至關重要的作用，可以在不暴露敏感數據的情況下驗證交易。

零知識證明的概念

從本質上講，零知識證明由三個主要組成部分組成：語句，供奉獻和驗證者。該聲明是供奉獻者旨在向驗證者證明的情況，而無需透露任何其他信息。例如，在區塊鏈交易中，聲明可能是發件人有足夠的資金來完成交易。然後，攤子將使用ZKP說服驗證者對此事實，而無需透露實際資金數量。

零知識證明如何工作

使用零知識證明的過程涉及多個步驟，這些步驟可以大致分為三個階段：承諾階段，挑戰階段和響應階段。在承諾階段，供奉獻者承諾將用於證明該陳述的秘密價值。在挑戰階段，驗證者會產生一個隨機挑戰，供供者必須回應。最後，在響應階段，供奉獻者使用秘密價值來應對挑戰，證明了聲明而沒有透露秘密。

零知識證明在區塊鏈中的應用

零知識證明在區塊鏈技術中有許多應用程序，尤其是在增強隱私和安全性方面。最著名的應用之一是以零知識簡潔的非交互性論證（ZK-SNARKS）的形式，它們用於諸如ZCash之類的加密貨幣以啟用私人交易。在ZK-SNARKS中，攤子可以證明交易是有效的，而無需揭示有關發件人，接收器或要轉移金額的任何詳細信息。

另一個應用程序是在可擴展性解決方案領域中，可以使用ZKP將大量數據壓縮為簡潔的證明，從而可以更快地驗證時間和減少存儲要求。這在2層縮放解決方案（例如ZK-Rollups）中特別有用，ZK-Rollups使用ZKP將多個交易批量化為單個證明，可以在主區塊鏈上驗證。

增強區塊鏈交易中的隱私

零知識證明增強區塊鏈隱私的主要方式之一是啟用私人交易。在傳統的區塊鏈系統中，每筆交易都記錄在公共分類帳中，使任何人都可以追踪資金流。但是，使用ZKP，可以隱藏交易的詳細信息，以確保僅與網絡共享必要的信息。

例如，考慮一個場景，愛麗絲想向鮑勃發送10個BTC。在傳統的區塊鏈中，每個人都可以看到這項交易，包括涉及的金額和地址。使用ZKP，愛麗絲可以向網絡證明她擁有必要的資金，而無需透露實際金額或收件人的地址。這樣可以確保交易保持私密，同時仍可以通過網絡驗證。

安全和信任零知識證明

零知識證明還通過確保交易有效而無需涉及各方相互信任，從而增強了區塊鏈的安全性和信任。在傳統的區塊鏈中，交易的有效性取決於參與者的誠實。但是，使用ZKP，可以在數學上證明交易的有效性，從而消除了對信任的需求。

這在分散的系統中尤其重要，在這些系統中，參與者可能不認識或信任彼此。通過使用ZKP，即使在相關各方之間沒有信任的情況下，網絡也可以確保交易是有效且安全的。

在區塊鏈中實施零知識證明

在區塊鏈中實施零知識證明涉及多個技術步驟。這是有關如何在區塊鏈系統中實現ZKP的詳細指南：

• 選擇ZKP協議：第一步是根據區塊鏈的特定要求選擇合適的ZKP協議，例如ZK-SNARKS或ZK-Starks。每個協議都有自己的優勢和劣勢，因此選擇最適合系統需求的協議很重要。

• 生成電路：選擇協議後，下一步是生成代表要證明的語句的電路。該電路通常表示為供奉獻者必須滿足的一組約束來證明該陳述。

• 創建證明和驗證鍵：供供者和驗證者需要鍵分別生成和驗證證明。這些密鑰是使用電路和選定的ZKP協議生成的。

• 生成證據：供者使用證明密鑰和秘密值來生成證明。然後將此證明發送到驗證者。

• 驗證證明：驗證者使用驗證鍵檢查證明的有效性。如果證明有效，則驗證者將語句接受為真實，而無需學習任何其他信息。

• 與區塊鏈集成：最後，ZKP系統需要與區塊鏈集成。這涉及修改區塊鏈的共識機制，以將ZKP的驗證作為事務驗證過程的一部分。

常見問題

問：零知識證明可以在所有類型的區塊鏈中使用嗎？

答：零知識證明可以在各種類型的區塊鏈中實現，但是它們的有效性和易於集成的功能可能會根據區塊鏈的特定體系結構和共識機製而有所不同。例如，像以太坊這樣的公共區塊鏈通過ZK-Rollups等解決方案成功整合了ZKP，而由於其許可性質，私人區塊鏈可能有不同的考慮。

問：零知識證明在計算上是否昂貴？

答：是的，生成和驗證零知識證明可以是計算密集型的，尤其是對於復雜的語句。但是，ZKP協議（例如ZK-Starks）的進步已被取得了減少計算開銷，從而使它們更可行，以廣泛採用。

問：零知識證明如何影響區塊鏈的可擴展性？

答：零知識證明可以通過允許將大量數據壓縮為簡潔的證明來增強區塊鏈的可擴展性。這在2層縮放解決方案中尤其有益，其中ZKP可以將多個交易批量分為單個證明，從而減少主區塊鏈上的負載。

問：除區塊鏈中的隱私以外，可以將零知識證明用於零知識證明嗎？

答：是的，零知識證明的應用程序超出了區塊鏈的隱私。它們可用於身份驗證，在該驗證中，用戶可以證明他們符合某些條件而不揭示其身份。此外，ZKP可用於投票系統，以確保投票的完整性而不會損害選民匿名。