什麼是ZK-SNARKS及其運作方式？

ZK-SNARKS可以使用複雜的數學進行簡潔的非相互作用證明，在不揭示數據的情況下實現證明語句，並在Zcash等加密貨幣中增強了隱私。

2025/04/10 08:01

什麼是ZK-SNARKS及其運作方式？

ZK-SNARKS或零知識簡潔的非相互作用的知識論證是一種加密技術，它允許一個方向另一方證明一個陳述是真實的，而無需透露陳述本身有效性以外的任何信息。這項技術在加密貨幣世界中引起了極大的關注，尤其是因為它的潛力增強了區塊鏈交易的隱私和效率。

了解ZK-Snarks的基礎知識

ZK-Snarks的核心使眾所周知能夠說服一個驗證者，他們在不披露信息本身的情況下擁有某些信息。這是通過一系列複雜的數學操作來實現的，這些數學操作確保證明既簡潔又非交互。 “簡潔”一詞是指證據大小較小的事實，而“非相互作用”意味著可以在沒有供者和驗證者之間進行任何進一步溝通的證據。

ZK-Snarks的組成部分

要了解ZK-Snarks的工作原理，要分解其組件至關重要：

• 常見參考字符串（CRS） ：這是供供者和驗證者使用的公共參數。它是在可信賴的設置階段生成的，對於系統的安全至關重要。
• 宣傳：希望在不透露基礎數據的情況下證明聲明的有效性的一方。
• 驗證者：檢查供奉獻者提供的證明以確保其有效性的一方。
• 陳述和證人：陳述是供奉獻者想要證明的，證人是支持該陳述的秘密信息。

創建和驗證ZK-SNARK的過程

創建和驗證ZK-SNARK的過程涉及多個步驟：

• 設置階段：進行信任的設置以生成常見參考字符串（CRS）。此階段至關重要，因為在此設置中的任何妥協都可能破壞整個系統的安全性。
• 證明階段：供者使用CRS和證人生成證據。此證明是數學表示，即陳述是真實的，而沒有透露證人。
• 驗證階段：驗證者使用CRS和證明來檢查其有效性。如果證明是有效的，則驗證者堅信該陳述是真實的，而無需了解證人。

ZK-SNARKS在加密貨幣中的應用

ZK-SNARKS在加密貨幣空間中發現了重要的應用，尤其是在增強隱私和可擴展性方面。最著名的實現之一是在Zcash中，這是一種使用ZK-SNARKS啟用私人交易的加密貨幣。在ZCash中，用戶可以發送和接收資金，而無需向公共區塊鏈透露交易詳細信息，從而保持其隱私。

另一個應用程序是對區塊鏈的擴展解決方案。通過使用ZK-SNARKS ，可以在鏈上處理交易，然後為主要區塊鏈提供簡潔的證明，減少負載並增加網絡的吞吐量。

ZK-SNARKS的技術細節

為了深入研究技術方面， ZK-SNARKS依靠高級數學概念，例如橢圓曲線，雙線性配對和多項式承諾。該過程涉及將語句轉換為可以使用這些數學工具進行有效證明和驗證的形式。

• 橢圓形曲線：這些曲線用於創建基於ZK-SNARKS安全的加密原語。
• 雙線性配對：這些允許通過在較高尺寸的空間中啟用操作來有效驗證證明。
• 多項式承諾：這些被用來致力於多項式而不揭示其係數，這對於證明的非相互作用性質至關重要。

挑戰和考慮因素

儘管ZK-Snarks提供了巨大的好處，但它也帶來了挑戰。主要問題之一是值得信賴的設置階段，它需要一個安全的環境來生成CRS。在此階段的任何妥協都可能導致系統中的漏洞。

另外，生成和驗證證明的計算複雜性可能很高，這可能會限制其在某些應用中的使用。但是，正在進行的研發旨在提高效率並減少對可信賴設置的依賴。

常見問題

問：ZK-SNARK可以用於任何類型的語句嗎？

答： ZK-SNARKS可用於廣泛的陳述，但是該語句必須可簡化為可以使用基本數學構造有效證明和驗證的形式。並非所有語句都適合ZK-SNARKS ，聲明的複雜性會影響證明的效率。

問：ZK-SNARKS與其他零知識證明系統相比如何？

答： ZK-Snarks是幾個零知識的證明系統之一，每個系統都具有其優點和劣勢。例如，與ZK-Starks相比， ZK-SNARKS需要一個值得信賴的設置，但提供了較小的證明尺寸和更快的驗證時間。另一方面， ZK-Starks不需要信任的設置，而是導致更大的證明和較慢的驗證。

問：使用ZK-SNARK有任何隱私問題嗎？

答：儘管ZK-SNARKS通過允許提供證據而不揭示基本數據來增強隱私，但可信賴的設置階段可能是潛在的隱私問題。如果設置被妥協，則可能導致可能被利用以推斷私人信息的漏洞。但是，通過適當的安全措施，可以維持ZK-SNARK的隱私益處。

問：可以將ZK-SNARK集成到現有的區塊鏈系統中嗎？

答：是的，可以將ZK-SNARK集成到現有的區塊鏈系統中，但是它需要對基礎協議進行重大修改。像Zcash這樣的項目已成功實施了ZK-SNARKS ，證明了其可行性。但是，集成過程可能很複雜，需要仔細考慮系統的體系結構和安全要求。