PRO:用程序員聽得懂的方式介紹零知識證明

本來想寫《用人話解釋零知識證明》，但是發現做不到，因為至今我也沒能用人話解釋區塊鏈原理，零知識證明比區塊鏈原理更抽象，網上的資料90%以上是關于這個算法的推導，但是對于90%以上的程序員來說，我們并不關心哈希算法的原理，我們只關心哈希算法怎么用。（作為一個10年+老碼農，我也不懂哈希的原理，但我并不慚愧，會用就好）

首先，這是一個非常基礎的函數結構：

如果這個function是一個哈希算法，那么，輸入任意文件，就可以得到對應的哈希值。假設有這樣的一個情況，某個哈希值我們大家都知道了，想要知道是哪個文件，這個文件在你手上，你很興奮的說，文件找到了，大伙說好啊你把文件拿出來，我們算一下哈希，看能不能對上。這時候你就犯愁了，這是個機密文件，哪能說提供就提供的，咋辦？

社交媒體應用程序MeWe宣布采用基于Polkadot的Frequency區塊鏈:金色財經報道，社交媒體應用程序MeWe宣布正在采用基于Polkadot的Frequency區塊鏈，為其2000萬用戶帶來基于區塊鏈的自主權身份。這種整合將使MeWe的用戶能夠控制他們的身份數據，并控制他們在不同應用程序上的隱私設置。

Frequency是Polkadot區塊鏈的平行鏈，與Polkadot主鏈以及其他平行鏈兼容。平行鏈向Polkadot支付綜合租賃費，通常使用從其社區收集的資金，而不是對每個區塊收取費用。據Frequency稱，這提高了系統的可擴展性和穩定性。因此，Frequency區塊鏈可以較為高效的處理社交媒體應用程序中的大量請求。[2023/4/27 14:29:22]

這就請來零知識證明，這個算法結構如下：

Boot.Finance和Covey等項目的去中心化應用程序即將上線SKALE網絡:金色財經報道，以太坊擴容項目SKALE宣布了將首先上線其網絡的去中心化應用程序。Boot.Finance、Covey、CurioDAO、Human Protocol、Ivy 和Minds將在現在到今年夏天結束之間發布他們的DApp。SKALE Labs首席執行官Jack O’Holleran表示，目前有100多個應用程序正在SKALE上進行測試。[2021/7/30 1:23:37]

比特幣購物應用程序Lolli與寵物用品網站Chewy合作:金色財經報道，比特幣獎勵購物應用程序Lolli宣布與在線寵物用品商店Chewy合作，Lolli用戶在Chewy消費將能獲得比特幣返現。這項合作旨在推動比特幣在日常生活中的采用。[2020/3/5]

橙色部分就是zk-proof，分成證明和驗證兩個部分，其中證明部分也叫電路circuit，需要用電路描述語言編程（Rust\C++\Circom），最終編譯為電路邏輯（.wsam\.r1cs）。在這個例子里，我們用circuit寫了個哈希算法，用來替代原來的function，circuit的特點是輸入是不需要公開的，輸出的是哈希值和proof，這個proof證明的就是：

動態 | Voyager應用程序支持TRX:據bitcoinexchangeguide報道，加拿大加密公司Voyager的應用程序添加了對買賣Tron（TRX）的支持，用戶現在可以以安全且免傭金的方式使用美元兌換TRX。[2019/2/28]

重要的事情說三遍！并且我還要畫出來：

這個proof就相當于對這個過程的認證蓋章，就這么板上釘釘了，無爭議了，別問input是啥，問就是不知道，所以叫零知識。已知的是啥呢，電路邏輯（這部分理應開源），輸出的值，還有證明文件proof。

在這個例子中，電路邏輯相當于哈希函數，如果你算出的哈希值和公開的那個哈希值一樣，那就說明你輸入的文件就是大家要找的那個機密文件，而你并不需要提供這個文件，只需要提供證明文件proof就行。

驗證的時候，大家把哈希值和proof放進verify函數，返回true，那就證明了：

那還能是哪個文件，那肯定是那個正確的文件啊，要不怎么生成這個哈希！

zk-proof顯而易見在隱私場景很有用。混幣的原理是用戶把幣存進保險箱，保險箱的密碼的哈希值帖在保險箱上，誰要是能提供這個密碼，誰就能把保險箱里的幣全部拿走。跟上面這個找文件的原理是一樣的，用戶不用提供密碼，只要提供proof就行，合約校驗通過就讓你提幣。

還有一個問題，如果你能開某個保險箱，那就說明你就是放錢進去的人，誰放了多少錢到哪個保險箱，這在鏈上是可查的，所以你開哪個保險箱，你不能說。在合約里用樹形結構來存放保險箱，且層數固定，一般為16層。從你要開的保險箱到樹根root，中間的15個節點確定了，就確定了你要開哪個保險箱，所以這15個節點（路徑），也在circuit的private input里面。

最后合約校驗的時候，證明了保險箱的位置、保險箱密碼全部正確，但不知道是什么密碼也不知道是哪個保險箱，可能用戶也不知道，但是用戶把proof保管好就行，誰拿這個proof都可以去提款。

zk-proof除了隱私場景的應用，這兩年還發現可以做區塊鏈擴容。區塊里的每一個tx，都有用戶的簽名，用來證明這個（轉賬）操作不是偽造的，一個區塊的大小是有限的（固定的），所以要是能在區塊中塞入的tx越多，TPS也就越高。

如果把簽名砍掉，給tx瘦身，那就可以塞入更多的tx。問題是，砍掉了簽名，又如何證明這個操作是用戶簽名過的呢？用零知識證明，把用戶簽名的校驗邏輯寫進circuit電路，輸入是（包括簽名的）區塊數據，輸出是（不包含簽名的）區塊數據，并附上proof，一個proof這就能證明所有tx都是被用戶簽名過的，達到瘦身目的。本文來源：https://bress.xyz/zh/post/nKtuByYTvPri75xHQoA7f8vNyJ6NQPvCL_YH8KVp31Q

作者：加戈

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