零知識證明需要互動嗎？如何實現非相互作用？

零知識證明簡介

零知識證明（ZKP）是加密協議，允許一個方，供奉獻者向另一方證明驗證者，即給定的語句是真實的，而無需透露陳述本身有效性以外的任何信息。零知識證明的概念是在1980年代引入的，此後已成為加密領域的基石，尤其是在加密貨幣生態系統中。 ZKP的關鍵方面之一是供攤販和驗證者之間的相互作用的要求。但是，在許多實際應用中，尤其是在區塊鍊和加密貨幣系統中，由於其效率和可擴展性，因此首選非交互式零知識證明（NIZKP） 。

在傳統的零知識證明中需要相互作用

在傳統的零知識證明中，互動是一個基本組成部分。供者和驗證者參與了一系列交流，供奉獻者應對驗證者提出的挑戰。這種來回交流可確保驗證者可以說服聲明的真相，而無需學習任何其他信息。例如，在經典的ZK-SNARK （零知識簡潔的知識參數）中，初始版本需要多輪互動以確立證據的有效性。這種交互是至關重要的，因為它允許驗證者以不同的方式挑戰攤子，從而確保賣者不能通過預先計算的響應作弊。

在零知識證明中實現非相互作用

為了實現零知識證明的非相互作用，已經開發了幾種技術。主要方法涉及使用通用參考字符串（CRS） ，這是供攤販和驗證者都可以訪問的公開隨機字符串。供者使用此字符串生成證明，驗證者使用它來檢查證明的有效性。這種方法消除了對多回合交互作用的需求，因為可以在單個步驟中生成和驗證證明。

公共參考字符串的作用

常見的參考字符串在非交互式零知識證明中起關鍵作用。它是使用受信任的設置過程生成的，其中一組參與者協作創建字符串。系統的安全性依賴於以下假設：設置過程中的至少一個參與者是誠實的，並且沒有揭示用於生成CRS的秘密信息。建立CRS後，任何供者和驗證者都可以使用它來生成和驗證證明，而無需進一步互動。

實施非交互式零知識證明

要實現非交互式零知識證明，通常會遵循以下步驟：

• 生成通用參考字符串：進行可信賴的設置以創建CRS。這涉及多方生成隨機值並以確保系統安全性的方式組合它們。
• 創建證據：供者使用要證明的語句和CRS生成證據。該證明是對陳述有效性的簡潔表示。
• 驗證證明：驗證者使用相同的CRS和供者提供的證明來檢查語句的有效性。如果證明是有效的，則驗證者可以說服陳述的真相，而無需學習任何其他信息。

加密貨幣的實際應用

非相互交互的零知識證明發現了在加密貨幣空間中的重要應用，尤其是在Zcash等以隱私為中心的加密貨幣中。 Zcash使用ZK-SNARKS啟用私人交易，在該交易中，發件人，接收器和金額被公開視圖屏蔽。這些證明的非相互作用性質允許在區塊鏈上有效地處理，因為節點可以驗證交易的有效性而無需與交易方互動。

ZK-SNARKS的技術細節

ZK-SNARK是一種非相互作用的零知識證明的特定類型，特別適合區塊鏈應用。它們是簡潔的，這意味著證明大小和驗證時間很小，使它們有效地用於區塊鍊等資源受限環境。生成和驗證ZK-SNARK的過程涉及幾個複雜的數學操作，包括橢圓曲線配對和多項式承諾。這些操作允許供奉獻者以可以通過驗證者有效驗證的方式編碼語句。

挑戰和考慮因素

儘管非交互式零知識證明具有很大的優勢，但它們也帶來了挑戰。生成常見參考字符串所需的值得信賴的設置是脆弱性的潛在點，因為在此過程中的任何妥協都可能破壞整個系統的安全性。此外，儘管正在進行的研究旨在提高這些協議的效率，但生成和驗證證明的計算複雜性可能很高。

常見問題

問：除了加密貨幣中的隱私以外，是否可以將零知識證明用於零知識證明？

答：是的，零知識證明的應用程序超出了加密貨幣的隱私。它們可用於身份驗證，確保多方計算，甚至在投票系統中，以確保投票過程的完整性而無需透露個人投票。

問：非交互式零知識證明的安全性與交互式相比如何？

答：如果公共參考字符串是安全生成的，則通常認為非相互作用的零知識證明的安全性與交互式一樣強大。主要區別在於效率和可擴展性，非交互式證明更適合大規模應用。

問：是否有用於實現非相互作用的常見參考字符串的替代方法？

答：是的，有其他替代方案，例如隨機口腔和指數假設的知識。這些方法也可以用於實現非相互作用，但它們具有自己的一套假設和安全考慮。

問：零知識證明如何影響區塊鍊網絡的可擴展性？

答：零知識證明可以通過減少需要在區塊鏈上存儲和驗證的數據量來顯著提高區塊鍊網絡的可擴展性。這對於以隱私為中心的加密貨幣特別有益，在這種加密貨幣中，證明可以簡潔有效，可以更快地進行交易處理和較低的存儲要求。