什么是 zk-SNARK 以及它们如何实现私密交易？

了解区块链技术中的 zk-SNARK

1. zk-SNARK 代表零知识简洁非交互式知识论证，这是一种密码学证明系统，允许一方在不透露任何附加信息的情况下证明陈述的真实性。这种机制在隐私和验证都至关重要的区块链网络中特别强大。

2. zk-SNARKs 背后的核心思想是零知识证明：证明者可以让验证者相信他们知道秘密（例如私钥或交易细节），而无需披露秘密本身。这确保了数据机密性，同时保持对系统完整性的信任。

3. 这些证明很简洁，这意味着即使底层计算很复杂，它们也需要最少的计算资源来验证。这种效率使它们适合区块空间有限和吞吐量需求高的去中心化网络。

4. zk-SNARK 是非交互式的，这意味着可以生成和验证证明，而无需证明者和验证者之间来回通信。此属性增强了以太坊或 Zcash 等公共账本的可扩展性和可用性。

5. 为了发挥作用，zk-SNARK 依赖于可信设置阶段，在该阶段创建初始参数。如果此设置受到损害，则可以接受伪造的证明。然而，现代的实现使用多方仪式来最大限度地减少集权或腐败的风险。

zk-SNARK 如何实现私密交易

1. 传统区块链交易中，发送方、接收方、金额对所有参与者可见。这种透明度与用户对财务隐私的期望相冲突。 zk-SNARK 允许交易细节保持隐藏，同时仍由网络验证。

2. 用户可以生成 zk-SNARK 证明，证明他们有足够的资金、交易遵守共识规则并且签名有效——所有这些都不会暴露所涉及的账户余额或地址。

3.这意味着即使交易的正确性是完全可审计的，但用户的经济行为仍然是保密的。像 Zcash 这样的网络是最早为屏蔽交易实施 zk-SNARK 的网络之一，提供可选的隐私层。

4. 通过将这些证明嵌入到交易数据中，节点可以在不访问明文输入的情况下验证传输。区块链保留了其不变性和安全性，同时增加了强大的隐私保证。

5. 由于证明的大小很小，因此它们不会显着增加块权重，尽管增加了密码复杂性，但仍保持了网络性能。

超越交易隐私的应用程序

1. zk-SNARK 现在用于第 2 层扩展解决方案，例如 zk-Rollups，其中数千笔交易在链外捆绑，并通过提交到主链的单个 SNARK 证明来证明其正确性。

2. 智能合约平台利用 zk-SNARK 来实现私密计算——用户可以在不泄露输入数据的情况下与合约进行交互，为机密 DeFi 应用打开大门。

3. 身份系统利用 zk-SNARK 来验证属性（例如年龄或公民身份），而无需暴露个人文档，这符合 Web3 生态系统中的自我主权身份原则。

4.去中心化交易所正在探索 zk-SNARK 来隐藏交易订单和投资组合头寸，防止抢先交易并提高交易者公平性。

5. 随着工具的改进，开发人员正在创建特定于领域的语言，例如 Circom 和 ZoKrates 来设计自定义电路，以生成针对独特应用程序逻辑定制的 zk-SNARK 证明。

实施中的挑战和考虑因素

1. 可信设置仍然是一个关注点；尽管可以通过多方计算缓解，但仪式中的任何缺陷都可能破坏整个系统的安全模型。

2. 生成 zk-SNARK 证明需要大量的计算能力和专业知识，这对普通用户和较小的开发团队构成了进入障碍。

3. 由于底层数学和电路设计的不透明性，基于 zk-SNARK 的系统的调试和审计很困难，增加了未检测到漏洞的风险。

4.围绕隐私保护技术的监管审查不断加强，一些司法管辖区对可能被滥用于非法活动表示担忧，从而导致合规挑战。

5. 不同的 zk 链之间的互操作性仍然有限，因为每个网络可能使用不同的证明方案或参数集，阻碍无缝资产和数据传输。

常见问题解答

zk-SNARK 与 zk-STARK 有何区别？ zk-STARK 通过依赖透明的随机性消除了对可信设置的需求，并提供更好的抵抗量子攻击的能力。然而，与 zk-SNARK 的简洁性相比，zk-STARK 证明更大且验证成本更高。

zk-SNARK 可以用在 Bitcoin 上吗？由于脚本限制，直接集成到 Bitcoin 的基础层是不切实际的。然而，在 Bitcoin 之上构建的侧链或第 2 层协议可能会采用 zk-SNARK 来增强隐私性和可扩展性。

使用 zk-SNARK 的交易是完全匿名的吗？它们提供强假名而不是完全匿名。虽然交易内容被隐藏，但仍可以分析时间和交易频率等元数据以推断用户行为。

所有节点都会验证区块链中的 zk-SNARK 证明吗？是的，每个完整节点都会验证附加到私人交易的加密证明。验证过程快速且确定性，无需访问底层私有数据即可确保共识。