什麼是ZK-SNARK？

了解ZK-Snarks的基礎知識

ZK-SNARK代表零知識簡潔的知識非交互論點。這是一個加密證明系統，允許一個方（供奉獻者）向​​另一方（驗證者）證明他們知道一個價值或秘密而不揭示實際信息本身。這個概念在隱私和效率至關重要的區塊鍊和加密貨幣中尤其重要。

用更簡單的話來說，想像一下您想說服某人您知道一個密碼而不實際告訴他們它是什麼。 ZK-SNARK通過創建簡潔的證明可以快速驗證而無需公開基礎數據來實現這一目標。這使其在分散網絡等環境中非常有價值，在該環境中，交易細節必須保持機密，同時仍被驗證。

ZK-Snarks的組成部分

分解縮寫有助於闡明其功能：

• 零知識：供者說服驗證者，他們擁有某些知識而沒有透露知識本身。
• 簡潔：所產生的證據的大小很小，可以快速驗證，無論陳述的複雜性如何證明。
• 非交互式：傳統的零知識證明通常需要供者和驗證者之間的來回交流。相比之下，ZK-SNARKS通過允許攤子獨立生成證據來消除這種需求。
• 知識的論點：證明不僅證明了陳述是正確的，而且表明供奉獻實際上知道必要的信息。

這些組件中的每一個都在使ZK-SNARKS對諸如ZCASH等區塊鏈上的私人交易等應用程序有效的ZK-SNARK中起著至關重要的作用。

ZK-SNARKS的工作方式：簡化的概述

ZK-Snarks的操作涉及幾個階段：

• 設置階段：一個受信任的設置生成兩個鍵 - 證明密鑰和驗證密鑰。這些鍵源自稱為算術電路的數學結構，該數學結構表示需要證明的計算。
• 證明階段：使用證明密鑰，供者會創建一個加密證明，他們知道滿足電路的有效輸入（稱為證人）。
• 驗證階段：驗證者使用驗證鍵檢查證明的有效性。如果證明通過，驗證者會堅信供奉獻者知道正確的輸入而不了解其是什麼。

這個過程在很大程度上依賴橢圓曲線配對和高級代數結構，以確保安全性和正確性。

區塊鍊和加密貨幣的應用

ZK-Snarks在以隱私為中心的區塊鏈空間中發現了一個重要的利基市場。例如：

• Zcash是最早實施ZK-SNARKS的加密貨幣之一，實現了完全屏蔽的交易，在該交易中，發件人，接收器和金額仍然保密。
• 以太坊探索了整合ZK-SNARKS，以通過ZK-Rollups （例如ZK-Rollups）將多個交易捆綁到單個證明中，從而提高可擴展性和隱私性，從而減少了主鏈上的負載。
• 機密的智能合約可以使用ZK-SNARKS執行計算，而無需公開敏感的輸入或輸出。

這些實現表明了ZK-SNARKS如何為建立更安全，可擴展和私人分散的系統做出貢獻。

挑戰和局限性

儘管有好處，但ZK-Snarks面臨著幾個挑戰：

• 值得信賴的設置：鍵的初始生成需要一個安全的設置階段。如果妥協，整個系統可能容易受到攻擊。這通常被稱為有毒廢物問題，因為如果設置參數被洩漏，惡意演員可以進行證明。
• 計算開銷：生成ZK-SNARK證明可以是計算密集型的，需要強大的硬件。這限制了某些用戶和設備的可訪問性。
• 複雜性：實施ZK-SNARKS可以正確地要求加密和數學方面的深厚專業知識，從而增加了開發人員進入障礙。

這些局限性強調了為什麼在所有區塊鏈平台中並未普遍採用ZK-SNARK，以及為什麼開發了ZK-Starks之類的替代技術。

常見問題

Q1：可以在區塊鏈之外使用ZK-SNARKS嗎？是的，儘管它們在區塊鏈上下文中最廣為人知，但可以在需要安全身份驗證的情況下應用ZK-SNARK，而無需透露秘密，例如在身份驗證系統或加密的消息傳遞協議中。

Q2：ZK-SNARKS和ZK-Starks有什麼區別？ ZK-Starks（可擴展的透明知識參數）消除了對受信任的設置的需求，並依靠哈希功能而不是橢圓曲線配對，從而使它們對量子計算威脅具有更大的抵抗力。但是，它們往往比ZK-Snark產生更大的證明。

Q3：ZK-SNARKS是否抗量子？當前大多數ZK-SNARK構造由於依賴橢圓曲線密碼學而沒有量子抗性，這可能會被足夠大的量子計算機打破。

Q4：如何驗證ZK-SNARK證明？要驗證ZK-SNARK證明，您通常使用與特定計算關聯的驗證密鑰。驗證過程涉及使用基於配對的密碼學檢查數學約束，即使在低功率設備上也可以有效地進行。