什么是ZK-SNARKS及其运作方式？

ZK-SNARKS可以使用复杂的数学进行简洁的非相互作用证明，在不揭示数据的情况下实现证明语句，并在Zcash等加密货币中增强了隐私。

2025/04/10 08:01

什么是ZK-SNARKS及其运作方式？

ZK-SNARKS或零知识简洁的非相互作用的知识论证是一种加密技术，它允许一个方向另一方证明一个陈述是真实的，而无需透露陈述本身有效性以外的任何信息。这项技术在加密货币世界中引起了极大的关注，尤其是因为它的潜力增强了区块链交易的隐私和效率。

了解ZK-Snarks的基础知识

ZK-Snarks的核心使众所周知能够说服一个验证者，他们在不披露信息本身的情况下拥有某些信息。这是通过一系列复杂的数学操作来实现的，这些数学操作确保证明既简洁又非交互。 “简洁”一词是指证据大小较小的事实，而“非相互作用”意味着可以在没有供者和验证者之间进行任何进一步沟通的证据。

ZK-Snarks的组成部分

要了解ZK-Snarks的工作原理，要分解其组件至关重要：

• 常见参考字符串（CRS） ：这是供供者和验证者使用的公共参数。它是在可信赖的设置阶段生成的，对于系统的安全至关重要。
• 宣传：希望在不透露基础数据的情况下证明声明的有效性的一方。
• 验证者：检查供奉献者提供的证明以确保其有效性的一方。
• 陈述和证人：陈述是供奉献者想要证明的，证人是支持该陈述的秘密信息。

创建和验证ZK-SNARK的过程

创建和验证ZK-SNARK的过程涉及多个步骤：

• 设置阶段：进行信任的设置以生成常见参考字符串（CRS）。此阶段至关重要，因为在此设置中的任何妥协都可能破坏整个系统的安全性。
• 证明阶段：供者使用CRS和证人生成证据。此证明是数学表示，即陈述是真实的，而没有透露证人。
• 验证阶段：验证者使用CRS和证明来检查其有效性。如果证明是有效的，则验证者坚信该陈述是真实的，而无需了解证人。

ZK-SNARKS在加密货币中的应用

ZK-SNARKS在加密货币空间中发现了重要的应用，尤其是在增强隐私和可扩展性方面。最著名的实现之一是在Zcash中，这是一种使用ZK-SNARKS启用私人交易的加密货币。在ZCash中，用户可以发送和接收资金，而无需向公共区块链透露交易详细信息，从而保持其隐私。

另一个应用程序是对区块链的扩展解决方案。通过使用ZK-SNARKS ，可以在链上处理交易，然后为主要区块链提供简洁的证明，减少负载并增加网络的吞吐量。

ZK-SNARKS的技术细节

为了深入研究技术方面， ZK-SNARKS依靠高级数学概念，例如椭圆曲线，双线性配对和多项式承诺。该过程涉及将语句转换为可以使用这些数学工具进行有效证明和验证的形式。

• 椭圆形曲线：这些曲线用于创建基于ZK-SNARKS安全的加密原语。
• 双线性配对：这些允许通过在较高尺寸的空间中启用操作来有效验证证明。
• 多项式承诺：这些被用来致力于多项式而不揭示其系数，这对于证明的非相互作用性质至关重要。

挑战和考虑因素

尽管ZK-Snarks提供了巨大的好处，但它也带来了挑战。主要问题之一是值得信赖的设置阶段，它需要一个安全的环境来生成CRS。在此阶段的任何妥协都可能导致系统中的漏洞。

另外，生成和验证证明的计算复杂性可能很高，这可能会限制其在某些应用中的使用。但是，正在进行的研发旨在提高效率并减少对可信赖设置的依赖。

常见问题

问：ZK-SNARK可以用于任何类型的语句吗？

答： ZK-SNARKS可用于广泛的陈述，但是该语句必须可简化为可以使用基本数学构造有效证明和验证的形式。并非所有语句都适合ZK-SNARKS ，声明的复杂性会影响证明的效率。

问：ZK-SNARKS与其他零知识证明系统相比如何？

答： ZK-Snarks是几个零知识的证明系统之一，每个系统都具有其优点和劣势。例如，与ZK-Starks相比， ZK-SNARKS需要一个值得信赖的设置，但提供了较小的证明尺寸和更快的验证时间。另一方面， ZK-Starks不需要信任的设置，而是导致更大的证明和较慢的验证。

问：使用ZK-SNARK有任何隐私问题吗？

答：尽管ZK-SNARKS通过允许提供证据而不揭示基本数据来增强隐私，但可信赖的设置阶段可能是潜在的隐私问题。如果设置被妥协，则可能导致可能被利用以推断私人信息的漏洞。但是，通过适当的安全措施，可以维持ZK-SNARK的隐私益处。

问：可以将ZK-SNARK集成到现有的区块链系统中吗？

答：是的，可以将ZK-SNARK集成到现有的区块链系统中，但是它需要对基础协议进行重大修改。像Zcash这样的项目已成功实施了ZK-SNARKS ，证明了其可行性。但是，集成过程可能很复杂，需要仔细考虑系统的体系结构和安全要求。