零知识证明需要互动吗？如何实现非相互作用？

零知识证明简介

零知识证明（ZKP）是加密协议，允许一个方，供奉献者向另一方证明验证者，即给定的语句是真实的，而无需透露陈述本身有效性以外的任何信息。零知识证明的概念是在1980年代引入的，此后已成为加密领域的基石，尤其是在加密货币生态系统中。 ZKP的关键方面之一是供摊贩和验证者之间的相互作用的要求。但是，在许多实际应用中，尤其是在区块链和加密货币系统中，由于其效率和可扩展性，因此首选非交互式零知识证明（NIZKP） 。

在传统的零知识证明中需要相互作用

在传统的零知识证明中，互动是一个基本组成部分。供者和验证者参与了一系列交流，供奉献者应对验证者提出的挑战。这种来回交流可确保验证者可以说服声明的真相，而无需学习任何其他信息。例如，在经典的ZK-SNARK （零知识简洁的知识参数）中，初始版本需要多轮互动以确立证据的有效性。这种交互是至关重要的，因为它允许验证者以不同的方式挑战摊子，从而确保卖者不能通过预先计算的响应作弊。

在零知识证明中实现非相互作用

为了实现零知识证明的非相互作用，已经开发了几种技术。主要方法涉及使用通用参考字符串（CRS） ，这是供摊贩和验证者都可以访问的公开随机字符串。供者使用此字符串生成证明，验证者使用它来检查证明的有效性。这种方法消除了对多回合交互作用的需求，因为可以在单个步骤中生成和验证证明。

公共参考字符串的作用

常见的参考字符串在非交互式零知识证明中起关键作用。它是使用受信任的设置过程生成的，其中一组参与者协作创建字符串。系统的安全性依赖于以下假设：设置过程中的至少一个参与者是诚实的，并且没有揭示用于生成CRS的秘密信息。建立CRS后，任何供者和验证者都可以使用它来生成和验证证明，而无需进一步互动。

实施非交互式零知识证明

要实现非交互式零知识证明，通常会遵循以下步骤：

• 生成通用参考字符串：进行可信赖的设置以创建CRS。这涉及多方生成随机值并以确保系统安全性的方式组合它们。
• 创建证据：供者使用要证明的语句和CRS生成证据。该证明是对陈述有效性的简洁表示。
• 验证证明：验证者使用相同的CRS和供者提供的证明来检查语句的有效性。如果证明是有效的，则验证者可以说服陈述的真相，而无需学习任何其他信息。

加密货币的实际应用

非相互交互的零知识证明发现了在加密货币空间中的重要应用，尤其是在Zcash等以隐私为中心的加密货币中。 Zcash使用ZK-SNARKS启用私人交易，在该交易中，发件人，接收器和金额被公开视图屏蔽。这些证明的非相互作用性质允许在区块链上有效地处理，因为节点可以验证交易的有效性而无需与交易方互动。

ZK-SNARKS的技术细节

ZK-SNARK是一种非相互作用的零知识证明的特定类型，特别适合区块链应用。它们是简洁的，这意味着证明大小和验证时间很小，使它们有效地用于区块链等资源受限环境。生成和验证ZK-SNARK的过程涉及几个复杂的数学操作，包括椭圆曲线配对和多项式承诺。这些操作允许供奉献者以可以通过验证者有效验证的方式编码语句。

挑战和考虑因素

尽管非交互式零知识证明具有很大的优势，但它们也带来了挑战。生成常见参考字符串所需的值得信赖的设置是脆弱性的潜在点，因为在此过程中的任何妥协都可能破坏整个系统的安全性。此外，尽管正在进行的研究旨在提高这些协议的效率，但生成和验证证明的计算复杂性可能很高。

常见问题

问：除了加密货币中的隐私以外，是否可以将零知识证明用于零知识证明？

答：是的，零知识证明的应用程序超出了加密货币的隐私。它们可用于身份验证，确保多方计算，甚至在投票系统中，以确保投票过程的完整性而无需透露个人投票。

问：非交互式零知识证明的安全性与交互式相比如何？

答：如果公共参考字符串是安全生成的，则通常认为非相互作用的零知识证明的安全性与交互式一样强大。主要区别在于效率和可扩展性，非交互式证明更适合大规模应用。

问：是否有用于实现非相互作用的常见参考字符串的替代方法？

答：是的，有其他替代方案，例如随机口腔和指数假设的知识。这些方法也可以用于实现非相互作用，但它们具有自己的一套假设和安全考虑。

问：零知识证明如何影响区块链网络的可扩展性？

答：零知识证明可以通过减少需要在区块链上存储和验证的数据量来显着提高区块链网络的可扩展性。这对于以隐私为中心的加密货币特别有益，在这种加密货币中，证明可以简洁有效，可以更快地进行交易处理和较低的存储要求。