圖解零知識證明(ZKP) 一篇讀懂密碼學基礎_穩定幣

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。

Silvergate(SI.N)跌超6%:金色財經報道，Silvergate(SI.N)跌超6%，韋德布什認為，Silvergate破產/清算的可能性很大，清算價值為每股5美元。[2023/3/7 12:45:41]

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。

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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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。

觀點：一旦發達市場監管確定，傳統銀行將主導穩定幣市場:金色財經報道，專注于金融監管的高級政府關系主管Chris Hayes與SODA的首席執行官兼創始人Chris Ostrowski針對穩定幣表示，隨著對法定支持的穩定幣的監管壓力越來越大，美國和歐洲批發 CBDC 的潛在發展，以及消費者對加密貨幣市場安全的逃避，傳統銀行主導穩定幣市場的市場時機已經成熟。一旦實現監管確定性，傳統銀行機構將做好進入穩定幣領域的準備。

考慮到它們現有的合規和法律職能，傳統金融機構有優勢，甚至可能在開展穩定幣業務方面得到銀行監管機構的支持。此外，憑借其零售客戶賬戶，銀行擁有穩定幣的內置用戶類別。

由于監管護城河和現有基礎設施，與 USDC 發行人 Circle 等新參與者相比，銀行在穩定幣方面的努力將具有更低的資金和客戶獲取成本。他們完全有動力通過在區塊鏈上進行支付來為自己增加收入，而不是通過 Visa 和萬事達卡等成熟的支付網絡。

在美國，鑒于穩定幣對傳統金融體系的直接影響，拜登政府和現任眾議院金融服務委員會主席的眾議員麥克亨利的一項政策重點是尋找穩定幣監管的前進道路。[2023/1/28 11:33:09]

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。

加密貨幣交易所Bybit上架Okse數字錢包:金色財經報道，加密貨幣交易所Bybit將在Bybit Launchpad 2.0上架Okse Card和Okse Wallet的實用代幣OKSE。Okse是一個DeFi系統，旨在徹底改變金融市場，由BNB Smart Chain、Avalanche和Fantom提供支持。Okse錢包允許用戶在他們和他們的資金之間消除第三方。他們還可以使用Okse卡向全球各種商家付款，完全去中心化，直到資金到達支付提供商。該卡只能通過Okse Wallet訪問，這需要Know-Your-Customer(KYC)驗證。（finextra）[2022/8/26 12:50:54]

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。

美國參議員Lummis辦公室：美國SEC在調查美國所有的加密交易所:8月5日消息，據美國參議員Cynthia Lummis辦公室的一名工作人員稱，美國證券交易委員會（SEC）不僅正在調查Coinbase，包括幣安在內的每家美國加密貨幣交易所都處于不同的調查階段。根據加密數據網站CoinGecko的數據，美國有40多家加密貨幣交易所。美國證券交易委員會沒有回應多次置評請求。

這位工作人員說，在美國證券交易委員會采取多項行動表明監管機構對加密貨幣行業的管轄權，以及美國商品期貨交易委員會（CFTC）的強烈回應后，該委員會反對其所謂的“通過執法進行監管”。美國證券交易委員會迫切希望解決其與CFTC關于加密管轄權的爭議。如果此事在內部沒有得到解決，他說立法者將不得不參與進來，而國會很可能會站在CFTC一邊。（福布斯）[2022/8/5 12:04:15]

交互式零知識證明

上海十四五規劃：布局分布式存儲、DNS和加密通信等Web3關鍵技術:7月13日消息，上海市人民政府辦公廳印發《上海市數字經濟發展十四五規劃》，規劃提出，上海將在十四五期間應圍繞數字新產業、數據新要素、數字新基建、智能新終端等重點領域，加強數據、技術、企業、空間載體等關鍵要素協同聯動，加快進行數字經濟發展布局。

提升數字新基建應加強網絡新型基礎設施部署、技術研發和應用創新，打造面向未來的網絡生態。超前布局新一代網絡形態，前沿探索多平臺 OpenID（數字身份識別框架）、分布式數據存儲、去中心化 DNS（域名解析系統）、端到端加密通信等 Web3.0（第三代萬維網）關鍵技術，加快突破分布式網絡核心技術。[2022/7/13 2:10:03]

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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