ARK:圖解零知識證明(ZKP) 一篇讀懂密碼學基礎

零知識證明是一種基于概率的驗證方法，它包括“類似事實的陳述”和“關于個人知識的陳述”。

驗證者基于一定的隨機性來詢問證明者，如果證明者給出的答案正確，那么證明者將有很大概率會擁有其所聲稱的“知識”。零知識證明可以在不透露使用哪種貨幣的情況下驗證你確實花了錢。

如今，零知識證明已經被許多區塊鏈項目視為最好的隱私保護方案之一。能夠在不泄露數據的情況下，來證明數據的真實性。

在本文中，我們將會解釋神秘的零知識證明及其當前的應用。

為什么ZKP如此重要？

數據隱私是當今社會最重要的課題之一。保護與個人身份有關的個人數據是至關重要的，并且其重要性將不斷提高。

在科技時代，我們正在創造著前所未有的海量數據，而且我們也在不斷創造著關于自身的可供掠奪的數據。

PlugwalkJoe承認竊取800萬美元的加密貨幣和入侵Twitter賬戶:金色財經報道，4月26日從西班牙被引渡到美國的23歲英國公民Joseph James承認多項指控，包括在2020年入侵社交媒體平臺Twitter。

James也使用網名PlugwalkJoe，他被指控通過SIM Swap攻擊從一家位于曼哈頓的公司竊取價值794,000美元的加密貨幣。美國檢察官表示，將沒收這筆資金并向受害者支付賠償金。

此外，PlugwalkJoe還因入侵Twitter和TikTok賬戶以及推廣欺詐計劃而被起訴。他已對所有這些指控認罪，并可能因所有指控面臨最高77年的刑期。[2023/5/11 14:55:57]

像Google和Facebook這樣的大公司利用我們的數據成為了當今世界的科技巨頭。然而，最近密碼學的突破和區塊鏈的興起為保護我們的數據和身份信息提供了新方法。零知識證明或許就是答案。

香港SFC要求DeFi項目需要持牌并受監管，DEX涉及虛擬資產也需要申請牌照:4月12日消息，香港證券及期貨事務檢查委員會中介機構部臨時主管蔡鐘輝在今天的“2023香港Web3嘉年華”上表示，DeFi項目需要受到SFC的監管，自動交易服務也是屬于SFC監管之列，去中心交易平臺如果涉及到虛擬資產，也需要申請牌照；一些DeFi協議名義上是去中心化的，現實中少量開發方持有大量治理Token，需要分析其實質性而不是表面的說法。[2023/4/12 13:58:10]

零知識證明的原理

零知識證明是麻省理工學院的研究人員在20世紀80年代提出的一種加密方案。零知識證明協議是指一方可以證明某事對另一方來說是真實的。除了此特定陳述屬實之外，不會透露其他任何信息。

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加密交易所Luno馬來西亞分支：用戶資金安全，與DCG及其子公司并無聯系:金色財經報道，據 Tech in Asia 證實，Digital Currency Group（DCG）旗下子公司、倫敦加密貨幣交易所 Luno 的馬來西亞分支機構表示，其平臺上的所有用戶資金都與 DCG 或其任何子公司沒有相互聯系，并表示用戶資金由其指定受托合伙人根據馬來西亞證券委員會（SC）的要求進行維護。[2023/2/2 11:43:24]

例如，當前網站將用戶密碼的Hash散列值儲存在其web服務器中。為了驗證客戶端是否真的知道密碼，大多數網站目前使用的方法是要求客戶端輸入密碼的hash散列，并將其與儲存的結果進行比較。

零知識證明可以保護用戶賬號不被泄漏。如果可以實現零知識證明，那么客戶端密碼對任何人來說都是未知的，但是仍然可以對客戶端登錄進行身份驗證。當服務器受到攻擊時，用戶的賬戶仍然是安全的，因為其密碼并沒有被儲存在web服務器中。

曾推廣FTX的名人遭到集體訴訟:金色財經報道，曾推廣加密貨幣交易所FTX的名人正面臨集體訴訟。Tom Brady、Gisele Bundchen、Steph Curry和Larry David都是在訴訟中點名的明星，該訴訟由佛羅里達州的律師David Boies和Adam Moskowitz提起。上周從公司辭職的前首席執行官SBF也在訴訟中被點名。該訴訟稱，Brady, Bundchen和其他人“積極參與”“以收益賬戶的形式發行和出售未注冊證券”。據悉，Boies和Moskowitz也正在對達拉斯小牛隊及其老板Mark Cuban提起類似的集體訴訟，指控其推廣現已破產的加密貨幣借貸公司Voyager。（The Block）[2022/11/17 13:14:10]

零知識證明可以分為「交互式」和「非交互式」兩種。接下來我們就一一來看看這兩種證明方式有哪些不同。

蘋果新政策將允許NFT市場通過Apple Pay出售NFT:9月27日消息，科技巨頭蘋果公司即將達成協議，允許 Web3 初創公司通過其 App Store 出售 NFT。根據新政策，OpenSea、LooksRare 和 Magic Eden 等 NFT 市場可以通過 Apple Pay 網關出售托管的數字收藏品。

此前消息，蘋果公司對通過 iOS 應用程序內的所有 NFT 交易收取高達 30% 的傭金，但由于蘋果公司目前不處理任何加密貨幣交易，所以 App Store 購買必須以美元進行，而兌換美元又非常困難，最終將導致 NFT 交易者遠離蘋果生態系統，因為高昂的費用使 NFT 項目幾乎不可能盈利。[2022/9/27 22:33:56]

交互式零知識證明

零知識證明協議的基礎是交互式的。它要求驗證者不斷對證明者所擁有的“知識”進行一系列提問。

例如，如果有人聲稱自己知道數獨游戲的答案，零知識證明的過程就是驗證者需要隨機指定要通過列、行或九個正方形進行驗證。

每輪測試不需要知道具體的答案，只需要檢測數字1~9是否包含在內。只要驗證的次數足夠多，就有理由相信證明者是知道數獨問題答案的。

然而，這種簡單的方法并不能使人相信證明者和驗證者都是真實的。在數獨這種情況下，兩者可以提前串通，以便證明者可以在不知道答案的情況下依然通過驗證。

如果他們想要說服第三方，驗證者還必須要證明驗證過程是隨機的，并且他不會向證明者泄漏答案。

因此，第三方難以驗證交互式零知識證明的結果，要向多人證明某些東西的話則需要額外的努力和成本才行。

非交互式零知識證明

顧名思義，非交互式零知識證明不需要交互過程，避免了串通的可能性，但是可能需要額外的機器和程序來確定實驗的順序。

例如，在數獨這個例子中，由程序決定要驗證的列或行。驗證序列必須保密，否則驗證者可能會在不知道真正“知識”的情況下通過驗證。

區塊鏈上的零知識證明

比特幣和以太坊都是用公共地址來代替當事方的真實身份，使交易部分匿名，公眾只知道發送和接收的地址以及交易的數量。然而，可以通過區塊鏈上可用的各種信息找出地址的真實身份，因此存在暴露隱私的可能。

零知識證明，可以在發送方、接收方和其他交易細節都保持匿名的情況下，保證交易有效。

ZCash可能是成功實現零知識證明的最著名的區塊鏈項目之一。Zcash實現了ZKP的修改版本，被稱為zk-SNARKS，代表Zero-KnowledgeSuccinctNon-InteractiveArgumentofKnowledge

zk-SNARK技術減少了證明的大小以及驗證所需的計算量。它能夠在不泄漏有關地址和相關有價值的任何關鍵信息的情況下證明有效交易條件得到了滿足。

zk-SNARK將需要驗證的交易內容轉換為兩個多項式乘積相等的證明，并結合同態加密和其他先進技術，在執行交易驗證時保護隱藏的交易金額。

其過程可以簡單地描述為：

將代碼拆分為可驗證的邏輯驗證步驟，然后將這些步驟拆分為一個由加法、減法、乘法和除法組成的運算電路；

進行一系列變換，將待驗證的代碼轉化為多項式方程，如t(x)h(x)=w(x)v(x)；

為了使證明更加簡潔，驗證者預先隨機選擇幾個檢查點s來檢查這些點的方程是否為真；

通過同態編碼/加密，驗證者在計算方程式時不知道實際輸入值，但仍然可以進行驗證；

在方程的左邊和右邊，同時乘以一個不等于0的秘密值k。當驗證(t(s)h(s)k)等于(w(s)v(s)k)時，具體的t(s)、h(s)、w(s)和v(s)是不可知的，從而達到保護信息的目的。

但zk-SNARK并不是完美的。當前zk-SNARK實現中的一個缺陷，是需要提前設置參數。如果這些參數被泄漏，那么整個網絡將面臨毀滅性的打擊。因此，在使用這些網絡時，用戶必須堅信參數不會被泄漏。

可能的解決方案包括使用現代“可信執行環境”，如因特爾SGX以及ARMTrustZone。對于因特爾的SGX技術來說，即使應用程序、操作系統、BIOS或VMM受到威脅，私鑰也是安全的。

此外，最近的一份白皮書揭示了它在零知識密碼學方面的創新：ZK-STARKs(零知識可擴展透明知識理論，Zero-KnowledgeScalableTransparentARgumentsofKnowledge)。

根據zk-STARK白皮書，zk-STARK是第一個在不依賴任何信任設置的情況下實現區塊鏈驗證的系統，隨著計算數據的增加，計算速度呈指數級增加。

它不依賴于公鑰加密系統，更簡單的假設使其在理論上更加安全，因為它唯一的加密假設是Hash散列函數是不可預測的。

不可否認的是，零知識證明和zk-S(T|N)ARK技術的測試和采用都將需要一定的時間。但是對于區塊鏈底層開發平臺來說，如何兼顧性能和安全性是至關重要的。也許只有零知識證明等密碼學技術被更多應用的時候，區塊鏈這項技術才能被更好地推動。

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