a16z：零知识证明保护去中心化和隐私将取得一系列进展

作者：ElenaBurger/a16zCrypto

编译：比推MaryLiu

看待技术进步的一种方法是从硬件的角度：随着新需求和用例的出现，芯片制造商会设计专用的GPU、FPGA和ASIC，以针对特定功能和软件进行优化。从云计算到计算机图形学、人工智能和机器学习，所有主要的科技行业都已经发展到需要能够加快计算运行速度和效率的硬件。通常，用于初始功能的芯片将在确定可通用模式和开发专用硬件之前简单地开始。理想情况下，随着时间的推移，这种硬件会变得更便宜，更容易被消费者使用。

这种现象的一个很好的历史例子是数码相机的发展。在1960年代，半导体被集成到胶片相机中，以自动化简单的功能，例如测光快门速度或根据人们试图捕捉的光的质量调整光圈大小——但在内存中捕捉图像的行为当时还做不到。1970年代数码相机的第一次实验源于可以采用magneticbubbles的概念并构建电荷耦合器件(CCD)来在硅上以电子的形式吸收和储存光。数码相机技术的最初轮廓甚至没有提到百万像素的概念，但由于当时半导体的限制，相机的分辨率相当差：第一台相机的分辨率约为0.0001百万像素，图像从缓冲区传递到内存大约需要23秒。百万像素数量和相机内存之间的权衡一直很难，直到1990年代更新的传感器互补金属氧化物半导体(CMOS)变得更便宜且更主流。

在几十年的时间里，数码相机从研究人员设计的昂贵装置发展到价值数万美元的设备，再到嵌入每部手机中，成本降到只需几百或几千美元。

NFT抵押品流动性和扩展解决方案MetaStreet上线NFT借贷产品ATM:6月20日消息，NFT抵押品流动性和扩展解决方案MetaStreet上线NFT借贷产品ATM，该产品无需许可，允许贷方设定自己的条款，借款人可在提供不同贷款条款的贷方中获得最佳执行。[2023/6/20 21:48:17]

其他领域也遵循类似的轨迹，从通用硬件到特定应用硬件。加密空间中硬件优化的一个较新的例子是加密货币挖掘：当比特币挖掘于2009年推出时，任何人都可以在标准多核CPU上运行SHA256哈希算法。随着时间的推移，随着采矿业变得更具竞争力，区块奖励下降，期待一种全球性的、抗审查货币的想法变得更加主流，围绕开发更高效的采矿硬件的行业发展起来。首先，我们过渡到GPU挖掘，它允许从个位数挖掘并行性扩展到五位数挖掘并行性，从而加快了进程。而今天，用于挖掘比特币的ASIC设备可以计算大约90-100terahashes/秒——比CPU芯片强大约50亿倍。

换句话说，您可能将采矿视为一个开始——这是一种概念证明，即去中心化货币不仅是可能的，而且是可取的。即使我们处于ASIC采矿的高级阶段，但仍处于web3硬件的初始阶段。随着区块链吸引了数百万用户，并且它们托管的应用程序的复杂性不断提高，围绕隐私和可扩展性的两个关键需求出现了。

一个需要确定的关键趋势是，虽然专用硬件的开发正在变革，优化“消费级”硬件算法的趋势也逐渐兴起，以努力保护去中心化和隐私。零知识证明尤其能很好地体现这一趋势。

大银行正在竞购陷入困境的第一共和银行:金色财经报道，一位知情人士告诉CNN，美国联邦存款保险公司正在拍卖陷入困境的地区银行第一共和银行。最终竞标将于美国东部时间周日下午4点截止（北京时间凌晨4点）。有关第一共和银行买家的决定似乎可能会在周日晚些时候宣布。《华尔街日报》此前曾报道称，摩根大通和PNC Financial等大型银行可能参与竞购第一共和银行，美国联邦存款保险公司将接管这家陷入困境的地区性银行。[2023/5/1 14:36:34]

零知识证明的简要概述

零知识证明提供了一种加密方式来证明特定信息或数据集的知识，而无需实际暴露该信息是什么。零知识证明结构涉及“证明者”和“验证者”；证明者根据系统输入的知识创建证明，而验证者有能力确认证明者真实地评估了计算。零知识证明在当今的区块链中有多种用例——最常见的是在隐私领域或通过计算验证链下状态转换来扩展以太坊。Aleo和Aztec建议同时解决隐私和可扩展性问题。

值得深入了解一下密码学的进步——就在过去的十年里——这使得所有这些应用程序变得可行、更快，也许最重要的是，抗审查和去中心化。通过结合算法和硬件的进步，生成和验证证明变得更便宜，计算量也更少。在许多方面，这些进步反映了数码相机等技术的民主化：你从一个昂贵且低效的过程开始，然后才弄清楚如何让事情变得更便宜和更快。也许最关键的是，零知识算法的进步开始为在服务器和其他集中式环境中生成证明计算提供替代方案。

知情人士：香港监管机构已将CBDC实施工作部署给香港的银行:4月18日消息，消息人士报道，香港今年正在加紧努力开发自己的央行数字货币e-HKD，监管机构已将实施工作部署给香港的银行，并将采用中心化或去中心化形式的选择权留给银行。该消息人士表示至少有一家大型银行倾向于在获得许可的区块链上开发电子港元，且与与中国人民银行的数字人民币不同，香港推出的 CBDC 的架构并未由中央政府决定。[2023/4/18 14:10:47]

证明设置涉及对一组多项式的计算进行门控的算术电路；当您尝试缩放由这些多项式表示的信息量时，这些Gate会变得更加复杂。理想情况下，您希望证明者的可能输出范围非常大，以降低证明者能够通过计算蛮力达到验证者预期的相同数字的可能性。通过增加这些数字，您可以提高证明的概率安全性，就像在工作量证明挖掘中一样。然而，大量的输出可能非常昂贵并且生成起来计算速度很慢。这就是证明算法和硬件方面取得进步的地方。

zkSNARKs于2011年首次推出，是这些进步的关键因素。zkSNARKs本质上使得有效地扩展可门控的多项式数量、解锁速度和零知识证明的更复杂的潜在应用成为可能。

zkSNARK的“SNARK”部分代表“SuccinctNon-InteractiveArgumentsofKnowledge”，在web3概念中最重要的词是“简洁”和“非交互式”。zkSNARK中的证明只有几百个字节，这使得验证者可以轻松快速地检查证明是否正确。非交互式组件也很关键：非交互式证明使验证者无需质疑证明者提交的陈述；在区块链环境中，这将需要客户来回使用验证器，这将是耗时且难以构建的。需要注意的是，在首次引入zkSNARK时，并未提及将其用于保护隐私的区块链或扩展交易的想法；原始论文提出了诸如第三方有效地在大量数据上运行计算，而无需下载或编译数据集。虽然这个例子在理论上类似于隐私和扩展的用例类型，但该领域的人们花了几年时间将zkSNARKs应用于加密货币。

IDC：2023年中国AR/VR硬件将加速从娱乐设备向生产力工具转型:12月17日消息，IDC16日发布《2023年中国元宇宙市场十大洞察》。其中指出，过去，AR/VR硬件设备的交互方式以单一的指令操作交互为主，手柄是输入工具的典型代表。受限于此，游戏成为AR/VR硬件设备打开消费者市场的起步场景。未来，去外设化交互如手势输入，语音输入等将助力其从娱乐设备向生产力工具转型。新的输入方式为更多生产力需求创造可能，也为更多的办公、工业场景提供了巨大的想象空间，这也是AR/VR设备与其他游戏主机发展方向的最大差异所在。[2022/12/17 21:50:50]

零知识证明冲击区块链

第一个实现zkSNARKs的加密协议是zCash，它是2014年开发的一种私人支付加密货币。zCash是一个基于比特币UTXO模型的工作量证明挖矿网络，是一个特别值得关注的例子，因为它的改进说明了密码学的改进带来了更具可扩展性的隐私形式。zCash实现的原始协议Sprout协议，使用SHA256压缩函数创建椭圆曲线；虽然这在密码学上是安全的，但它也是时间和内存密集型的；生成证明可能需要几分钟时间，并且需要大约3KB的内存。几年后，zCash核心团队开发了一条新曲线Bowe-Hopewood-Pedersen来替代SHA256，并于2018年将zCash从Sprout过渡到Sapling协议。除了更新的曲线之外，该团队还使用了不同的电路Groth16证明系统，并重新设计了他们处理网络中帐户的方式，实现了大约2.6秒的证明时间和40MB的内存，使得从手机生成证明成为可能。

Curve加入KavaRise激励计划，目前Curve已成功部署到Kava L1:金色财经报道，Kava发推表示，Curve Finance已加入KavaRise激励计划，目前Curve已经成功部署到Kava L1。[2022/10/21 16:34:16]

zCash的升级说明了两个有趣的概念，这些概念在零知识证明系统的改进中仍然存在。首先是你可以结合不同的配对和证明系统来解锁效率。人们可能会将证明电路、曲线、约束系统和承诺方案的库视为可以互换的成分，以创建具有不同速度、效率和安全假设的“零知识配方”。第二个是隐私是这些改进的动力——如果证明不是在设备上生成的，则需要将其发送给第三方才能生成。这可能会泄露有问题的私人信息，因为您的“私人输入”需要以明文形式发送。我们可以将zCash视为一个早期迹象，表明通过算法改进可以非常快速地优化用户友好性和去中心化。诸如保护隐私的加密货币IronFish等较新的项目进一步推动了这种去中心化的价值，让任何人都可以直接从他们的网络浏览器挖掘和运行节点。

PLONK进入该领域

2019年，ArielGazibon、ZacWilliamson和OanaCiobotaru发表了一篇论文，提出了PLONK，这是一种具有多项关键进步的新证明系统。第一个重大突破是PLONK只需要一个单一的、通用的可信设置——在初始仪式中，证明者和验证者对给定的零知识证明系统使用公共参考字符串。

正如VitalikButerin在他的“了解PLONK”一文中解释的那样，一个单一的受信任设置是可取的，因为“不是为您想要证明的每个程序都有一个单独的受信任设置，而是整个方案只有一个受信任的设置，然后您可以将该方案与任何程序一起使用。”虽然zCash必须为其证明系统的每个实例化执行可信设置，但PLONK设置可以执行一次，并且可以被任意数量的项目永久使用。2019年，AztecNetwork举行了一场有176名参与者运行的MPC设置仪式；该方案不仅被Aztec使用，而且被其他寻求基于零知识证明的解决方案的团队使用，包括?MatterLabs/zkSync、Mina和即将到来的zCash更新。

PLONK之所以有用还有另一个原因：它们提供了相对较快的证明时间；证明参与者进行的测试发现，消费级计算机可以在23秒内生成证明。一个重要的警告：这些只是基准，目前实施的PLONK证明可能需要更长的时间才能生成。这是因为许多实施PLONK证明的团队正在将它们应用于零知识汇总，这需要将数千个链下交易聚合到一个单一的证明中。这些交易通常由计算量大的证明者处理，然后将这些交易的记录发送到定序器，以便在以太坊的主网上发布。

当我们查看Rollups时，会出现一些有趣的问题，这些问题围绕着您如何以及在何处实现去中心化。MatterLabs采用的一种方法是使用zkPorter，这是一种用于汇总的第二种账户类型，其数据可用性保持在链外。当zkPorter上线时，人们可以选择在zkSync上进行交易，它提供了L1以太坊的完全安全性，或在zkPorter上进行交易，每秒可达到20,000+笔交易。至关重要的是，zkPorter被构建为一个权益证明网络，它将使用持有代币的“监护人”来跟踪链下状态，这将节省几个数量级的交易成本，同时仍然提供强有力的安全保证。虽然MatterLabs还没有针对证明者去中心化，但网络级去中心化是Rollups可以优先考虑中立性的另一种关键方式。隐私保护Rollups公司Aztec谈到了一种联合他们的证明者网络的方法，允许从手机或计算机生成证明。值得注意的是，所有这些提议都还处于早期阶段，团队仍在迭代他们的方法。

其他以硬件为中心的基于区块链的隐私方法包括Worldcoin，它使用零知识证明系统Semaphore创建分散的、抗女巫攻击(SybilAttack)的货币。为此，Worldcoin接收者通过一个球体扫描他们的虹膜，以验证个人只注册了一次Worldcoin。至关重要的是，Worldcoin不会存储或泄露用户的私人信息。要注册Worldcoin，人们需要在手机上生成一个Semaphore公钥，以QR码的形式将密钥呈现给球体，然后由Worldcoin的球体扫描他们的虹膜并输出哈希序列。Worldoin验证哈希与已经生成的哈希不匹配，确保一个人只经历一次注册过程。通过使用哈希而不是存储生物特征数据，Worldcoin能够使用零知识证明来保护用户隐私。

我们可以和将要建造什么？

站在技术革命的尾声并宣布其带来的巨大经济和社会变革是必然的，这很容易；今天，人人手里拿着一部iPhone，它拥有所有令人惊叹的功能——摄影、存储、互联网访问、通信——但这些技术在落地之前可能并没有被提前预知。同样，我们站在一个尚未解决的大规模社会和经济转变的开端，也不清楚需要多长时间才能完全实现变革。

我们目前正处于零知识证明方案的一系列进展的早期阶段——但就在过去十年中，速度、效率、用户友好性和去中心化方面的改进令人震惊。我们已经从零知识空间中极少数面向消费者的应用程序发展到在很短的时间内为隐私和可扩展性提供应用程序和区块链的整个生态系统。像这样的新技术最令人兴奋的事情之一是，很难预测另一面到底是什么样子。当每个人都可以通过手机证明完全私密的交易，并选择托管大量去中心化应用程序的去信任区块链时，会发生什么？是一个每个人都有权赎回相同的无国界、去中心化货币的世界吗？

当我们经历这场革命时，重要的是要牢记初心，即指导我们的核心价值观—-可访问性、无需信任，最重要的是去中心化。

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