零知識證明

什麼是零知識證明?

了解如何理解零知識證明的概念,它們如何徹底改變加密貨幣,以及它們更廣泛的影響。

加密貨幣報價 幾個好處 與傳統貨幣相比,區塊鏈具有去中心化、透明和不可竄改性等優勢。雖然區塊鏈提供了偽匿名性,但任何人都可以查詢地址的交易歷史記錄。而且,只要付出足夠的努力,就可以利用這些數據最終追蹤到帳戶所有者。

零知識證明(ZKP)是一種可以幫助解決這些問題的密碼方案。在本文中,我們將探討零知識證明的概念、它們如何革新密碼學以及它們更廣泛的影響。

零知識證明可以為加密貨幣和其他應用場景提供高度匿名性。

了解零知識證明

零知識證明是一種方法,透過這種方法,一個人可以向另一個人證明自己擁有某種知識,而無需直接透露該知識。

理解零知識證明的最佳方法是透過一個名為「零知識證明」的思想實驗。 阿里巴巴洞穴:

假設有一個環形洞穴,一邊有入口,另一邊被一扇魔法門擋住。維克多知道密語,但他想在不洩露秘密的情況下確定佩吉是否也知道。

首先,佩吉和維克多分別將洞口左右兩側的路徑標記為A和B。然後,維克多在洞外等候,佩吉進入洞內,可以選擇走A或B。最後,維克多進入洞內,隨機喊出他希望佩吉走的出口路徑,A或B。

如果佩吉知道暗號,她就能輕鬆打開門,從任何一條路返回。但如果她不知道,猜對的機率只有50%。而且,重複幾次實驗後,她猜對的機率就微乎其微了。

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阿里巴巴洞穴思想實驗示意圖。來源:ResearchGate

阿里巴巴洞穴 這個思想實驗屬於零知識證明,因為佩吉不需要向維克多透露秘密字詞來證明她知道它。相反,她可以透過解決一個需要用到這個秘密詞語的隨機問題來向維克多展示她的知識。但同時,這個實驗也無法向第三者證明任何事。

零知識證明有三個要求:

  1. 完整性: 如果一個陳述屬實,驗證者可以毫無疑問地證明證明者擁有該資訊。
  2. 健全性: 此陳述無法被證偽,驗證者也無法被虛假資訊所蒙蔽,從而相信證明者掌握了相關資訊。
  3. 零知識: 驗證者不能知道陳述真假以外的任何其他資訊。

最後值得注意的是,目前有許多不同的系統用於建立零知識證明。雖然大多數系統都基於 zk-SNARK(Bulletproofs 除外),但還有許多其他選擇,它們提供不同程度的透明度和通用性,並採用不同的程式設計範式。有些系統甚至可能達到後量子安全等級。

零知識證明的優缺點

零知識證明涉及一系列權衡取捨,這些取捨取捨是否最優取決於特定用例。

最重要的優缺點包括:

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密碼學中的零知識證明

零知識證明已成為提高加密貨幣隱私性的常用方法。當然,加密貨幣中最著名的零知識證明例子是… Zcash 以及其 zk-SHARKs 加密方法。利用這些證明,Zcash 提供完全屏蔽的交易,為參與者提供: 最大程度的隱私.

比特幣透過將發送方地址、接收方地址以及公共區塊鏈上的輸入輸出值關聯起來來驗證交易。相比之下,Zcash 對交易進行屏蔽,並使用零知識證明以高機率驗證交易。因此,Zcash 交易完全私密。

Zcash 可能利用了零知識證明,但這並非確保隱私的唯一途徑。例如,門羅幣的 CryptoNote 將交易分組,使得輸入資訊無法區分。由於計算量較小,門羅幣目前被認為比 Zcash 更易於使用,儘管兩者都提供隱私選項。

當然,注重隱私的加密貨幣已經受到了嚴格的監管審查。例如,總統 拜登的 最近的行政命令明確表明,政府旨在遏制非法金融活動——這對於注重隱私的加密貨幣來說是一個至關重要的問題,因為監管機構無法追蹤潛在的黑市交易。

雖然零知識證明可以用來驗證任何關係,但為複雜函數產生證明計算量龐大,對大多數應用來說並不實用。 zk-SNARKs 可以作為零知識安全層添加到分散式帳本解決方案中,智能合約領域也有相應的實現。

Rollups 是一種 第一層協議 該技術基於以太坊構建,使用戶能夠將多筆轉帳合併為一筆交易。零知識總結(ZK Rollups)是一種智慧合約流程,它抽象化交易細節,透過將交易轉移到以太坊主鏈之外來保護隱私並加快交易速度。

其他零知識應用

零知識證明的應用遠不止於加密貨幣。在任何用戶可能希望避免洩露身份的情況下,這個概念都非常有用。正如阿里巴巴洞穴思想實驗所示,實現零知識證明甚至不需要電腦——只需要理解背後的數學原理。

最有前景的零知識證明應用包括:

  • 認證大多數服務都要求用戶輸入用戶名和密碼,但日益增加的資料外洩事件凸顯了這種做法的缺點。零知識證明可以實現無密碼認證,從而為使用者登入服務提供更高的安全性。
  • 私人消息許多私密通訊應用程式依賴端對端加密來保護內容,但仍需要使用者向伺服器驗證身分。零知識證明可以消除將任何身分資訊與特定訊息關聯起來的需求,從而實現更注重隱私的通訊。
  • 核裁軍研究人員提出了一種方法,使檢查人員能夠在不記錄、分享或洩露物體內部運作的情況下,確認該物體並非核武。這樣一來,各國政府就不必擔心檢查人員會竊取商業機密或窺探其內部運作。

底線

零知識證明使一方能夠在不實際披露知識的情況下向另一方證明其掌握的知識。注重隱私的加密貨幣利用這些原理,為加密世界中的區塊鏈用戶提供完全匿名性。然而,零知識證明的應用遠不止於加密貨幣領域。

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