什么是零知识证明（ZKP）？它如何改善区块链隐私？

零知识证明（ZKP）是一种加密方法，它允许一个方向另一方证明给定的语句是真实的，而没有透露任何其他信息，除了该陈述确实是正确的事实之外。这个概念是由Shafi Goldwasser，Silvio Micali和Charles Rackoff在1980年代首次提出的，在区块链和加密货币的领域中变得越来越重要，那里的隐私和安全性至关重要。

ZKP根据证明知识的原则运作，而无需透露知识本身。例如，如果爱丽丝想向鲍勃（Bob）证明她知道解决方案的解决方案而不揭示解决方案，则可以使用零知识证明。这种方法确保了鲍勃（Bob）相信爱丽丝（Alice）的知识，但他对解决方案本身一无所知。

零知识证明如何工作

ZKP的力学涉及供者和验证者之间的一系列相互作用。摊子旨在说服验证者对声明的真理，而无需透露任何潜在的信息。这个过程通常涉及几个步骤：

• 声明和证人：供奉献者有一个声明和证人（证明该陈述的秘密信息）。例如，该语句可能是“我知道此帐户的密码”，证人将是实际密码。
• 挑战和回应：验证者向供奉献者发出挑战，然后以证明声明而没有透露证人的方式做出回应。可以多次重复这一点，以提高验证者的置信度。
• 验证：验证者检查响应以确保其与该语句保持一致。如果响应是正确的，则验证者在不认识证人的情况下说服了陈述的真相。

区块链和加密货币的ZKP

在区块链和加密货币的背景下，零知识证明在增强隐私和安全性方面起着至关重要的作用。传统的区块链交易是透明的，可以追踪，这给用户带来了隐私问题。 ZKP通过允许验证交易而不揭示发件人，接收器或涉及的金额来解决此问题。

ZKP在区块链中最著名的实现之一是Zcash ，Zcash是一种加密货币，使用零知识证明来提供增强的隐私。在Zcash中，交易是屏蔽的，这意味着交易的细节是加密的，只有相关方才能看到它们。这是通过一种称为ZK-SNARKS的零知识证明（零知识简洁的知识论点）来实现的。

零知识证明的类型

区块链和加密货币中使用了几种类型的ZKP ，每种ZKP都具有自己的优势和应用：

• ZK-SNARKS ：这些是简洁且非交互式的，这意味着可以快速验证证明，而无需依赖者和验证者之间的进一步相互作用。它们用于ZCASH和其他以隐私为中心的加密货币。
• ZK-Starks ：这些是可扩展的透明，具有更高水平的安全性和效率。它们用于诸如Starkware之类的项目，该项目旨在扩展以太坊。
• 防弹性：这些比ZK-SNARK短，更高效，使其适合于关注证明大小的应用。它们用于像Monero这样的加密货币来增强隐私。

通过ZKP改善区块链隐私

ZKP通过启用机密交易来大大改善区块链隐私。这就是它的实现方式：

• 机密交易：通过使用ZKP ，区块链网络可以处理交易，其中金额，发件人和接收器被隐藏在公共分类帐中。这意味着，尽管交易经过验证并记录在区块链上，但细节仍然是私人的。
• 匿名： ZKP允许用户在不透露其身份的情况下证明资金的所有权。对于希望在公共区块链上进行交易时希望保持匿名性的用户，这一点尤其重要。
• 法规合规性：在增强隐私性的同时， ZKP也可以用于遵守监管要求。例如，用户可以证明交易遵守某些规则（例如反洗钱法规）而不揭示交易详细信息。

ZKP在区块链中的实际应用

几个区块链项目和加密货币已经实施了ZKP ，以增强隐私和安全性。这是一些值得注意的例子：

• ZCASH ：如前所述，Zcash使用ZK-SNARKS启用屏蔽交易，为用户提供了将其交易详细信息私有的选项。
• Monero ：Monero使用Bulletproofs来增强其交易的隐私。尽管Monero已经通过环形签名和隐身地址提供了高度的隐私，但防弹设备进一步降低了交易的规模和成本。
• 以太坊：以太坊一直在探索ZK-Starks来提高可扩展性和隐私性的使用。像Starkware这样的项目正在努力将ZK-Starks集成到以太坊中，以实现私人和可扩展的交易。

在区块链项目中实施ZKP

对于有兴趣在其区块链项目中实施ZKP的开发人员，以下是要考虑的步骤：

• 选择合适的ZKP类型：根据项目的特定需求，在ZK-SNARKS ， ZK-Starks或Bulletproofs之间进行选择。每种类型在效率，安全性和复杂性方面都有自己的权衡。
• 集成ZKP库：使用支持ZKP的现有库和框架。例如， Libsnark库通常用于ZK-SNARKS ，而开罗则用于ZK-Starks 。
• 设计协议：设计协议以将ZKP纳入交易验证过程。这涉及定义供者和验证者将如何相互作用以及如何生成和验证证明。
• 测试和验证：彻底测试实现，以确保ZKP按预期工作，并且不会引入任何漏洞。这包括测试交易的隐私和安全方面。
• 部署和监视：部署ZKP可启用区块链并监视其性能和安全性。根据该领域的反馈和新的发展，不断更新并改善实施。

常见问题

问：除区块链中的隐私以外，可以将零知识证明用于零知识证明吗？

答：是的，可以将ZKP用于区块链中的各种其他目的，例如证明计算的正确性，验证数据的完整性以及确保智能合约的合规性而不揭示基础代码或数据。

问：实施零知识证明是否存在任何限制或挑战？

答：是的，由于涉及的加密技术的复杂性，实施ZKP可能具有挑战性。此外， ZKP可以是计算密集型的，这可能会影响区块链的性能和可扩展性。人们对某些类型的ZKP的安全性也存在持续的担忧，例如量子计算破坏某些基础加密假设的潜力。

问：零知识证明如何影响区块链的透明度？

答： ZKP可以通过允许验证交易而不揭示细节来降低区块链的透明度。尽管这增强了隐私，但它也可能使审核和监视区块链恶意活动变得更加困难。但是， ZKP的某些实现允许选择性透明度，如果需要，某些方可以访问事务详细信息。

问：零知识证明是否可以与其他隐私增强技术一起使用？

答：是的， ZKP可以与其他增强隐私的技术一起使用，例如戒指签名，隐身地址和机密交易。结合这些技术可以为区块链用户提供更高级别的隐私和安全性。