什麼是零知識證明（ZKP）？它如何改善區塊鏈隱私？

零知識證明（ZKP）是一種加密方法，它允許一個方向另一方證明給定的語句是真實的，而沒有透露任何其他信息，除了該陳述確實是正確的事實之外。這個概念是由Shafi Goldwasser，Silvio Micali和Charles Rackoff在1980年代首次提出的，在區塊鍊和加密貨幣的領域中變得越來越重要，那裡的隱私和安全性至關重要。

ZKP根據證明知識的原則運作，而無需透露知識本身。例如，如果愛麗絲想向鮑勃（Bob）證明她知道解決方案的解決方案而不揭示解決方案，則可以使用零知識證明。這種方法確保了鮑勃（Bob）相信愛麗絲（Alice）的知識，但他對解決方案本身一無所知。

零知識證明如何工作

ZKP的力學涉及供者和驗證者之間的一系列相互作用。攤子旨在說服驗證者對聲明的真理，而無需透露任何潛在的信息。這個過程通常涉及幾個步驟：

• 聲明和證人：供奉獻者有一個聲明和證人（證明該陳述的秘密信息）。例如，該語句可能是“我知道此帳戶的密碼”，證人將是實際密碼。
• 挑戰和回應：驗證者向供奉獻者發出挑戰，然後以證明聲明而沒有透露證人的方式做出回應。可以多次重複這一點，以提高驗證者的置信度。
• 驗證：驗證者檢查響應以確保其與該語句保持一致。如果響應是正確的，則驗證者在不認識證人的情況下說服了陳述的真相。

區塊鍊和加密貨幣的ZKP

在區塊鍊和加密貨幣的背景下，零知識證明在增強隱私和安全性方面起著至關重要的作用。傳統的區塊鏈交易是透明的，可以追踪，這給用戶帶來了隱私問題。 ZKP通過允許驗證交易而不揭示發件人，接收器或涉及的金額來解決此問題。

ZKP在區塊鏈中最著名的實現之一是Zcash ，Zcash是一種加密貨幣，使用零知識證明來提供增強的隱私。在Zcash中，交易是屏蔽的，這意味著交易的細節是加密的，只有相關方才能看到它們。這是通過一種稱為ZK-SNARKS的零知識證明（零知識簡潔的知識論點）來實現的。

零知識證明的類型

區塊鍊和加密貨幣中使用了幾種類型的ZKP ，每種ZKP都具有自己的優勢和應用：

• ZK-SNARKS ：這些是簡潔且非交互式的，這意味著可以快速驗證證明，而無需依賴者和驗證者之間的進一步相互作用。它們用於ZCASH和其他以隱私為中心的加密貨幣。
• ZK-Starks ：這些是可擴展的透明，具有更高水平的安全性和效率。它們用於諸如Starkware之類的項目，該項目旨在擴展以太坊。
• 防彈性：這些比ZK-SNARK短，更高效，使其適合於關注證明大小的應用。它們用於像Monero這樣的加密貨幣來增強隱私。

通過ZKP改善區塊鏈隱私

ZKP通過啟用機密交易來大大改善區塊鏈隱私。這就是它的實現方式：

• 機密交易：通過使用ZKP ，區塊鍊網絡可以處理交易，其中金額，發件人和接收器被隱藏在公共分類帳中。這意味著，儘管交易經過驗證並記錄在區塊鏈上，但細節仍然是私人的。
• 匿名： ZKP允許用戶在不透露其身份的情況下證明資金的所有權。對於希望在公共區塊鏈上進行交易時希望保持匿名性的用戶，這一點尤其重要。
• 法規合規性：在增強隱私性的同時， ZKP也可以用於遵守監管要求。例如，用戶可以證明交易遵守某些規則（例如反洗錢法規）而不揭示交易詳細信息。

ZKP在區塊鏈中的實際應用

幾個區塊鏈項目和加密貨幣已經實施了ZKP ，以增強隱私和安全性。這是一些值得注意的例子：

• ZCASH ：如前所述，Zcash使用ZK-SNARKS啟用屏蔽交易，為用戶提供了將其交易詳細信息私有的選項。
• Monero ：Monero使用Bulletproofs來增強其交易的隱私。儘管Monero已經通過環形簽名和隱身地址提供了高度的隱私，但防彈設備進一步降低了交易的規模和成本。
• 以太坊：以太坊一直在探索ZK-Starks來提高可擴展性和隱私性的使用。像Starkware這樣的項目正在努力將ZK-Starks集成到以太坊中，以實現私人和可擴展的交易。

在區塊鏈項目中實施ZKP

對於有興趣在其區塊鏈項目中實施ZKP的開發人員，以下是要考慮的步驟：

• 選擇合適的ZKP類型：根據項目的特定需求，在ZK-SNARKS ， ZK-Starks或Bulletproofs之間進行選擇。每種類型在效率，安全性和復雜性方面都有自己的權衡。
• 集成ZKP庫：使用支持ZKP的現有庫和框架。例如， Libsnark庫通常用於ZK-SNARKS ，而開羅則用於ZK-Starks 。
• 設計協議：設計協議以將ZKP納入交易驗證過程。這涉及定義供者和驗證者將如何相互作用以及如何生成和驗證證明。
• 測試和驗證：徹底測試實現，以確保ZKP按預期工作，並且不會引入任何漏洞。這包括測試交易的隱私和安全方面。
• 部署和監視：部署ZKP可啟用區塊鏈並監視其性能和安全性。根據該領域的反饋和新的發展，不斷更新並改善實施。

常見問題

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，可以將ZKP用於區塊鏈中的各種其他目的，例如證明計算的正確性，驗證數據的完整性以及確保智能合約的合規性而不揭示基礎代碼或數據。

問：實施零知識證明是否存在任何限製或挑戰？

答：是的，由於涉及的加密技術的複雜性，實施ZKP可能具有挑戰性。此外， ZKP可以是計算密集型的，這可能會影響區塊鏈的性能和可擴展性。人們對某些類型的ZKP的安全性也存在持續的擔憂，例如量子計算破壞某些基礎加密假設的潛力。

問：零知識證明如何影響區塊鏈的透明度？

答： ZKP可以通過允許驗證交易而不揭示細節來降低區塊鏈的透明度。儘管這增強了隱私，但它也可能使審核和監視區塊鏈惡意活動變得更加困難。但是， ZKP的某些實現允許選擇性透明度，如果需要，某些方可以訪問事務詳細信息。

問：零知識證明是否可以與其他隱私增強技術一起使用？

答：是的， ZKP可以與其他增強隱私的技術一起使用，例如戒指簽名，隱身地址和機密交易。結合這些技術可以為區塊鏈用戶提供更高級別的隱私和安全性。