图解零知识证明(ZKP) 一篇读懂密码学基础

零知识证明（Zero-Knowledge Proof或Zero-Knowledge Protocol）是一种基于概率的验证方法，它包括“类似事实的陈述”和“关于个人知识的陈述”。

验证者基于一定的随机性来询问证明者，如果证明者给出的答案正确，那么证明者将有很大概率会拥有其所声称的“知识”。零知识证明可以在不透露使用哪种货币的情况下验证你确实花了钱。

如今，零知识证明已经被许多区块链项目视为最好的隐私保护方案之一。能够在不泄露数据的情况下，来证明数据的真实性。

在本文中，我们将会解释神秘的零知识证明（Zero-Knowledge Proof）及其当前的应用。

为什么ZKP如此重要？

数据隐私是当今社会最重要的课题之一。保护与个人身份有关的个人数据（出生日期、银行证明、交易记录、教育证书）是至关重要的，并且其重要性将不断提高。

欧洲央行管委诺特：确信我们可以控制加密货币稳定性风险:金色财经报道，欧洲央行管委诺特表示，加密货币的实际监管存在限制，这使得问题变得非常复杂。建议各国官方应跨国合作和协调。投资加密货币是一项高风险活动。加密货币从未在一种监管真空环境中运作过。实际上已经存在着一些规定。我们一直在强化这些规定，针对这些加密货币所进行的经济活动。这些活动在很大程度上与传统金融活动并无太大不同，而这些活动是受到监管的。这是相同的活动、相同的风险、相同的监管原则。这就是我们提出的标准的基本原则。

此外，委诺特表示，欧洲央行强调数字货币行业应该保障消费者的权益，包括隐私和数据安全。对于稳定币，欧洲央行担心的是全球范围内出现更多的区域稳定币。因此建立了一个适用于全球稳定币机制的监管制度。确信我们可以控制加密货币稳定性风险。[2023/7/18 11:02:07]

在科技时代，我们正在创造着前所未有的海量数据，而且我们也在不断创造着关于自身的可供掠夺的数据。

Mycelium将于以太坊合并期间在Mycelium Perpetual Swaps上免收交易费:9月13日消息，去中心化交易平台Mycelium（原TracerDAO）宣布，将于以太坊合并期间在永续合约交易平台Mycelium Perpetual Swaps上免交易费。

此前报道，8月17日，Mycelium宣布上线永续合约交易平台Mycelium Perpetual Swaps，Mycelium为用户提供高流动性、杠杆交易选择以及低廉手续费用体验。流动性市场支持ETH、BTC、LINK、UNI、BAL、CRV和FXS。[2022/9/13 13:26:05]

像Google和Facebook这样的大公司利用我们的数据成为了当今世界的科技巨头。然而，最近密码学的突破和区块链的兴起为保护我们的数据和身份信息提供了新方法。零知识证明或许就是答案。

7月1日至今，ARK基金共卖出近10万股GBTC:金色财经报道，ARK方舟基金持仓数据显示，7月1日至今，ARK基金共卖出101182股灰度GBTC。此前消息，ARK基金近期减持近150万股Coinbase股票Coin。[2022/7/31 2:48:26]

零知识证明的原理

零知识证明是麻省理工学院的研究人员在20世纪80年代提出的一种加密方案。零知识证明协议是指一方（证明方）可以证明某事对另一方（验证方）来说是真实的。除了此特定陈述属实之外，不会透露其他任何信息。

例如，当前网站将用户密码的Hash散列值储存在其web服务器中。为了验证客户端是否真的知道密码，大多数网站目前使用的方法是要求客户端输入密码的hash散列，并将其与储存的结果进行比较。

PeckShield：Celsius从Aave撤回60万枚SNX:7月13日消息，PeckShield（派盾）监测显示，Celsius相关地址（0x8ace）在Aave上撤回60万枚SNX（约150万美元），并转移到其另一个相关地址（0xef22）。[2022/7/13 2:11:17]

零知识证明可以保护用户账号不被泄漏。如果可以实现零知识证明，那么客户端密码对任何人来说都是未知的，但是仍然可以对客户端登录进行身份验证。当服务器受到攻击时，用户的账户仍然是安全的，因为其密码并没有被储存在web服务器中。

零知识证明可以分为「交互式」和「非交互式」两种。接下来我们就一一来看看这两种证明方式有哪些不同。

交互式零知识证明

零知识证明协议的基础是交互式的。它要求验证者不断对证明者所拥有的“知识”进行一系列提问。

例如，如果有人声称自己知道数独游戏的答案，零知识证明的过程就是验证者需要随机指定要通过列、行或九个正方形进行验证。

Multichain将于下周一推出veMULTI主网:5月5日，据官方消息，Multichain将于下周一推出veMULTI主网。2022年Q1的Multichain Bridge费用（3901975.04美元）将在未来9周内发放。5月9日将开放质押，5月12日开启奖励活动。

据此前报道，Multichain已上线veMULTI测试网，并且将于4月29日至5月5日上午8点（UTC时间）开放为期一周的veMULTI公测活动。活动期间，Multichain将向参与者发放MULTI测试币。[2022/5/5 2:52:34]

每轮测试不需要知道具体的答案，只需要检测数字1~9是否包含在内。只要验证的次数足够多，就有理由相信证明者是知道数独问题答案的。

然而，这种简单的方法并不能使人相信证明者和验证者都是真实的。在数独这种情况下，两者可以提前串通，以便证明者可以在不知道答案的情况下依然通过验证。

如果他们想要说服第三方，验证者还必须要证明验证过程是随机的，并且他不会向证明者泄漏答案。

因此，第三方难以验证交互式零知识证明的结果，要向多人证明某些东西的话则需要额外的努力和成本才行。

非交互式零知识证明

顾名思义，非交互式零知识证明不需要交互过程，避免了串通的可能性，但是可能需要额外的机器和程序来确定实验的顺序。

例如，在数独这个例子中，由程序决定要验证的列或行。验证序列必须保密，否则验证者可能会在不知道真正“知识”的情况下通过验证。

区块链上的零知识证明

比特币和以太坊都是用公共地址来代替当事方的真实身份，使交易部分匿名，公众只知道发送和接收的地址以及交易的数量。然而，可以通过区块链上可用的各种信息（如交互记录）找出地址的真实身份，因此存在暴露隐私的可能。

零知识证明，可以在发送方、接收方和其他交易细节都保持匿名的情况下，保证交易有效。

ZCash可能是成功实现零知识证明的最著名的区块链项目之一。Zcash实现了ZKP的修改版本，被称为zk-SNARKS，代表Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge（零知识简明非交互式知识证明）

zk-SNARK技术减少了证明的大小以及验证所需的计算量。它能够在不泄漏有关地址和相关有价值的任何关键信息的情况下证明有效交易条件得到了满足。

zk-SNARK将需要验证的交易内容转换为两个多项式乘积相等的证明，并结合同态加密和其他先进技术，在执行交易验证时保护隐藏的交易金额。

其过程可以简单地描述为：

将代码拆分为可验证的逻辑验证步骤，然后将这些步骤拆分为一个由加法、减法、乘法和除法组成的运算电路；

进行一系列变换，将待验证的代码转化为多项式方程，如t(x)h(x)= w(x)v(x)；

为了使证明更加简洁，验证者预先随机选择几个检查点s 来检查这些点的方程是否为真；

通过同态编码/加密，验证者在计算方程式时不知道实际输入值，但仍然可以进行验证；

在方程的左边和右边，同时乘以一个不等于0的秘密值k。当验证(t(s)h(s)k) 等于(w(s)v(s)k)时，具体的t(s)、 h(s)、 w(s)和v(s) 是不可知的，从而达到保护信息的目的。

但zk-SNARK并不是完美的。当前zk-SNARK实现中的一个缺陷，是需要提前设置参数。如果这些参数被泄漏，那么整个网络将面临毁灭性的打击。因此，在使用这些网络时，用户必须坚信参数不会被泄漏。

可能的解决方案包括使用现代“可信执行环境”，如因特尔 SGX以及ARM TrustZone。对于因特尔的SGX技术来说，即使应用程序、操作系统、BIOS或VMM受到威胁，私钥也是安全的。

此外，最近的一份白皮书揭示了它在零知识密码学方面的创新：ZK-STARKs (零知识可扩展透明知识理论，Zero-Knowledge Scalable Transparent ARguments of Knowledge)。

根据zk-STARK 白皮书，zk-STARK是第一个在不依赖任何信任设置的情况下实现区块链验证的系统，随着计算数据的增加，计算速度呈指数级增加。

它不依赖于公钥加密系统，更简单的假设使其在理论上更加安全，因为它唯一的加密假设是Hash 散列函数（例如SHA2）是不可预测的。

不可否认的是，零知识证明和zk-S(T|N)ARK技术的测试和采用都将需要一定的时间。但是对于区块链底层开发平台来说，如何兼顾性能和安全性是至关重要的。也许只有零知识证明等密码学技术被更多应用的时候，区块链这项技术才能被更好地推动。

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