零知识证明：身份隐私中的ZK

在区块链世界中，身份可以以多种方式表现出来。真实世界的实体(如人或组织)可以在一个或多个区块链上采用不同的形式，区块链上的一个身份可以代表几个真实世界的实体。这样的身份可以通过拥有私钥、拥有特殊类型的NFT、参与某种类型的 DeFi 等进行建立。

图1：数字身份演示

这种通用且灵活的身份概念可以实现前所未有的用例和体验——但我们也同时需要注意隐私。一个人的身份可能是以一种特定的方式相互关联的多种事物，但只有其中的某一部分可能在一个环境中才是最重要的。例如，一场只允许BAYC NFT持有者参加的音乐会的组织者并不真正关心你拥有哪一个NFT，只要你至少拥有其中一个就可以。参加DeFi会议可能要求去年你在某个DeFi交易所借出了5万个代币，但不确切说明借出了多少、参与了多长时间等。

蚂蚁链隐私协作平台AntChain FAIR引入基于零知识证明的可验证计算技术:7月8日消息，在2023世界人工智能大会全球区块链产业高峰论坛上，蚂蚁链宣布隐私协作平台AntChain FAIR进行全新架构升级，引入零知识证明（ZKP）为核心的可验证计算技术，从可信数据流转拓展到计算过程、数据属性以及身份的可验证。此外蚂蚁链FAIR在可信计算架构中加入新型零知识证明虚拟机zkWASM，实现指令级别的可证明特性，可以依托 WASM 多语言生态将多种前端语言编写的算法程序进行证明转化，而无需关心底层复杂的算法细节，提升开发应用的友好性。

FAIR 是蚂蚁链面向数据流转推出的隐私协作平台，综合了区块链和隐私计算的优势，协作流程由智能合约驱动，数据流转由隐私计算引擎来解决，并通过区块链技术确权，登记和交易共识，可以解决数据流通过程中，数据共享与隐私保护之间的天然矛盾。目前 FAIR 已经在杭数交、贵数所等多家数据交易所得到应用。[2023/7/8 22:25:31]

零知识(ZK)证明可以真正实现这样的用例，同时为相关实体提供数学上可证明的隐私。为了进一步阐述这一点，让我们回到前一段的两个例子。对于第一个例子，ZK证明将表明一个想要参加音乐会的人P知道一个地址A的密钥，该地址属于BAYC NFT持有者的10,000个地址集。进一步分解：

Aztec创始人：出于商业原因关闭其以太坊零知识工具:金色财经报道，Aztec Network并非出于监管担忧而决定放弃其Aztec Connect私人支付产品，只是由于“商业”原因。该公司正在从支持自己的支付产品转向开发供去中心化社区使用的软件工具。3月13日，公司宣布将停止其中一个项目，即以太坊零知识(ZK)汇总Aztec Connect。它于3月23日停止接受新存款，但将允许再提款一年。[2023/3/25 13:25:30]

公共输入是在链中某一特定NFT的所有地址的集合S;；

私人输入P为密钥sk1；

我们想在ZK中证明的是，从sk派生的地址在集合S中。

在零知识学术文献中，这种证明通常被称为成员证明。有几种方法可以生成这样的证明。如果集合不是太大，可以使用RSA累加器。

零知识硬件初创公司Cysic完成600万美元种子轮融资:金色财经报道，零知识 (ZK) 硬件初创公司 Cysic 完成了 600 万美元的种子轮融资。该轮融资由 Polychain Capital 领投，其他投资者包括 Hashkey、SNZ Holding、ABCDE 和 Web3.com 基金会。[2023/2/17 12:13:48]

使用RSA累加器，集合S可以用一个短值表示——成员证明也很短。在S中添加或删除地址的代价也很低，与累计值的数量无关。然而，在最坏的情况下，累积集合S和产生证明所花费的时间可能与S的大小成线性关系(实际的时间范围取决于设置的具体情况，甚至可能是恒定时间)。这里还有另一个问题：我们不仅想证明某个地址A在集合中，而且还想证明A是从sk派生出来的。我们可以为前者设计自定义 ZK 协议（例如，离散对数知识) ，但通用的ZK系统通常最适合后者。另一个问题是以一种有效的方式将三个组件粘合在一起(成员关系、离散日志和哈希的原像)。

Findora将基于腾讯云提供零知识分类帐产品“zkLDB”:7月2日消息，去中心化金融公链项目Findora宣布与腾讯云建立合作关系，Findora将很快基于腾讯云提供零知识分类帐产品“zkLDB”。该产品将支持加密交易（encryptedtransaction）和资产发行、处理、验证和存储。Findora的zkLDB还包含一套完整的合规隐私保护审核工具。另外，腾讯和Findora将合作提供多种API和SDK，以满足银行、投资管理和游戏等行业的需求。

注：Findora是一个基于密码学的金融公链，由计算机密码学专家和美国斯坦福大学校产基金首席执行官组建，旨在支持众多应用，包括开放式银行、资产证券化、交易和点对点贷款。不仅为企业提供数据隐私服务，同时允许审计以符合财务规则。（MarketWatch）[2020/7/2]

上面提到的第二个用例比第一个要复杂一些。有兴趣参加DeFI会议的人需要表明他们向区块链发送了交易tx(如以太坊)，该区块链在DeFI合约中调用了借贷功能，比如 DF。他们还需要表明，tx转了至少5万个代币，并且它被添加到对应于 2021 年开始和结束的两个区块之间的区块链中。现在，根据区块链，一年内可能会生成数十万区块。每个区块包含的所有交易的哈希(通常称为交易哈希)。ZKP 可以用来表明 tx 被“包含”在某个区块 B 的交易哈希中——而不显示 tx 本身——但这会揭示比预期的还要多的信息。在极端情况下，如果 B 只包含合约 DF 的一笔交易，那么 ZKP 是没有意义的。理想情况下，我们希望证明 tx 包含在2021 年的其中一个区块的交易哈希中。

动态 | paydex（V支付）引入加密机制零知识证明:据官方消息，paydex(v支付)的技术生态与智能设备的已经逐步成熟，为了对参与的用户提供更加安全的资产保护，引入了加密机制零知识证明，为用户提供便捷与安全。[2020/2/26]

生成一个包含2021年以来所有区块(或至少有一些DF交易的区块)的Merkle树，并证明包含tx的区块只是Merkle树的叶子之一，这将是一个更具可扩展性的方法。对于这个问题：

公共输入是 2021 年以来所有区块集合的Merkle 根(或至少是它们的正确子集)，和合约DF的代码(通过链上的合约地址引用);

私人输入是用于签署 tx的密钥 sk，tx本身，包含tx的区块B，以及B在Merkle树中的路径；

我们想要证明的是：sk 用于签署 tx，tx 包含在 B 中，B 是 Merkle 树的一部分，tx 调用 DF 中的适当函数，并且 tx 转了至少5万个代币（其他tx 的参数应保持隐藏状态）。

我们只是触及了可以在不同用例中进行的大量身份验证的皮毛，ZK语句已经开始显示出一些复杂性。事实上，一旦我们开始更具体地思考，它们会变得更加复杂(诚然，上面关于DeFi会议参与问题的语句相当简单)。其中的复杂性包括：

DF不是直接调用的，而是通过另一个合约或一系列合约进行调用的；

tx包含在区块链中，但对DF的状态没有预期的效果；

会议关心的是以今天的利率借出的实际美元数量，而不是代币。

不过我们不必太担心。ZKP的美妙之处在于，几乎任何你能想到的语句都可以在零知识中被证明(确切地说，任何可以在多项式时间内被验证的关系也可以在零知识中被证明)。虽然 ZKP 的非交互式版本最适合解决 L1 上的机密性、隐私、状态增长、完整性等问题，但交互式证明对于需要基于区块链的身份断言的许多应用程序可能很有意义。

图 2：ZKP 交互式版本示例

上述音乐会入场的例子可以用来说明这一点。对于NFT所有权的ZK成员证明，只需要一个确定的验证者，而不是典型的 L1 设置中的数百或数千个身份不明的验证者。证明者可以主动与验证者接触，并在会话过程中交换多条消息，从而摆脱了非交互式ZK证明固有的复杂性。事实上，证明不必很短，验证者的复杂度也不必很低，因此可以充分探索 ZK-SNARK（最流行的非交互式证明系统，也有简洁的证明）之外的 ZK 证明范围。我们将能够使用具有更好的证明复杂性、底层安全假设等的证明系统。

请参阅下表，了解不同证明系统的高级比较。当我们沿着表格往下看时，证明复杂度和安全性假设变得越来越好，而证明大小变得越来越差。虽然基于mpc的ZK证明系统提供了最好的证明复杂性，并且具备无需信任的设置，但证明是交互式的并且仅适用于特定的验证者（证明者与之交互的那个），所以当身份断言必须对链下的特定一方做出判断时，这可能就不是问题。(ZK证明系统的其他一些特征，如后量子安全性，在表中没有体现。)

表 1：不同证明系统的高级比较

总之，世界上的身份不一定是基于区块链的，也不一定是基于非区块链的。展望未来，它们当然可以是两者的结合——这将使保护隐私的身份断言变得更加有趣!

Source：https://medium.com/delendum/zk-in-identity-980493401d80

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