- 自 1980 世纪 XNUMX 年代以来,零知识证明一直是密码学中的一个常见想法。
- 区块链自诞生以来一直与密码学有着密切的联系。
- 零知识证明代表一种加密技术,在交易过程中,除了证明者和验证者都知道的某些值的交换之外,不会泄露任何信息。
随着技术的进步,欺诈活动的范围也不断扩大。因此,维持安全协议仍然是交易过程中最关键的方面之一。虽然区块链已成为最有前途的创新之一,但仍然需要额外的安全标准来维护交易安全。
区块链自诞生以来一直与密码学有着密切的联系。然而,区块链和密码学的整合最近引起了公众的关注。在区块链系统上,密码技术有助于保护交易。换句话说,区块链技术与密码学的结合产生了一种安全的金融交易方式。
自 1980 世纪 XNUMX 年代以来,零知识证明一直是密码学中的一个常见想法。然而,它们在加密货币中的功能最近使它们成为人们关注的焦点。全球人口发现自己处于一个日益互联的加密货币和金融科技生态系统之中。因此,人们对维护加密意识形态对用户匿名和隐私的承诺产生了担忧。
最近雄心勃勃的世界币加密项目旨在为用户创建一个全球数字识别系统。这个新的、“有争议的”加密项目采用零知识证明来保护隐私,同时验证用户、声明和交易。
什么是零知识证明
零知识证明代表一种加密技术,在交易过程中,除了证明者和验证者(过程的两端)已知的某些值的交换之外,不会泄露任何信息。
零知识证明是一种在不泄露特定陈述的情况下证明其是否正确的方法。这里,“证明者”是试图提出主张的一方,而“验证者”则负责验证该主张。
简而言之,零知识证明(ZKP)使一方能够向另一方证明他们知道某件事,而无需与另一方共享信息来证明他们的知识。
阅读更多: 去中心化愿景:以太坊倡导零知识技术
区块链零知识证明的历史
零知识证明始于 1985 年,当时麻省理工学院的研究人员发表了 交互式证明系统的知识复杂性。该论文概述了基本概念,包括交互式证明(IP)的层次结构。此外,本文还引入了知识复杂性的概念,它量化了从证明者传输到验证者的证明量。该论文提出了针对任何具有任何承诺方案的 NP 集的 ZKP 构建,确立了研究人员研究结果的适用性。
1989 年,Goldwasser、Micali 和 Rackoff 再次联手出版了《交互式证明系统的知识复杂性》。本文提出了知识复杂性的概念,它评估证明者必须拥有的信息量,以说服验证者相信陈述的有效性。作者证明,零知识证明可以帮助降低交互式证明系统中的信息复杂性。
1993年,芝加哥大学和布达佩斯大学的研究人员发表了亚瑟梅林游戏: 随机证明系统和复杂性类别的层次结构s,其中他们引入了随机证明的概念,将零知识证明理论与传统证明理论相结合。他们采用了一种组合游戏,其中一个参与者(亚瑟)做出任意动作,而另一个参与者(梅林)做出最佳动作。
2013 年,Eli Ben-Sasson、Alessandro Chiesa、Daniel Genkin、Eran Tromer 和 Madars Virza 撰写了冯诺依曼架构的简洁非交互式零知识。本文介绍了 ZK-SNARKS 或简洁的非交互式零知识证明。这些是一种可以用有限的计算资源验证的零知识证明。作者证明他们的系统可以私密且安全地验证计算的正确性。
ZK-SNARK 的作者于 2018 年发布了可扩展、透明和后量子安全计算完整性。ZK-STARK 是一个零知识证明系统,可提供强大的安全保证,同时保持高度可扩展和透明。
现有的零知识证明系统经常存在可扩展性问题或需要可信配置,使它们容易受到攻击。因此,他们引入了基于称为多项式约束系统 (PCS) 的新数学结构的 ZK-STARK。 PCS 表示用于阐明复杂计算问题的多项式方程结构。
许多其他论文在零知识证明的历史上被证明具有重要意义,但上面提到的论文发挥了关键作用。最近几代第 2 层 (L2) 和基于 ZK 的电子投票机 (EVM) 为应用这些创新来扩展区块链运行时间创建了一个空白画布。
零知识证明的类型
ZKP 有两种基本类型,如下所示:
- 交互式零知识证明:在交互式 ZKP 中,验证者向证明者提出挑战,证明者回答这些挑战,直到验证者被说服。它们必须同时在线,并且证明者必须完成一系列操作以使验证者相信特定事实。
- 非交互式零知识证明(NIZKP):非交互式零知识证明不需要证明者和验证者之间的交互过程。证明者将证明交付给验证者,证明验证在任何时间只发生一次。 NIZKP 不需要证明者和验证者在线,因此比 IZKP 更加高效和便捷。然而,与交互式零知识证明相比,需要更多的计算能力。
为了发挥有效验证过程的作用并保护数据,零知识证明必须:
- 完成::如果声明有效并且双方都遵守协议,验证者将接受该证明。
- 听起来:如果声明是错误的,那么让验证者相信它是真实的几乎是不可能的。
- 零知识:除了声明的真实性之外,验证者不应知道或发现任何信息。
零知识证明的要素
在基本形式中,零知识证明具有三个要素:
- 见证:通过零知识证明,证明者想要证明一些隐藏信息的知识。秘密信息是证明的“证人”,证明者对证人的假定知识建立了一系列问题,这些问题只能由了解该信息的一方来回答。因此,证明者通过随机选择一个问题、计算答案并将其发送给验证者来开始证明过程。
- 挑战:验证者从集合中随机选择另一个问题并要求证明者回答。
- 响应:证明者接受问题,计算答案,返回给验证者。证明者的响应允许验证者检查前者是否可以访问证人。验证者会选择更多的问题来询问,以确保证明者不会盲目猜测并偶然获得正确答案。通过多次重复这种交互,证明者伪造证人知识的可能性显着下降到令验证者满意的程度。
在区块链中应用零知识证明
优化性能
应用程序代码在链下执行或由区块链网络上的单个节点执行,并且只有其正确执行的证明才会发布到区块链上,以供其他方验证其正确性。一个例子是 ZK Rollups,其中交易在链外执行,所有交易的摘要在链上提交。
区块链中的私人交易
交易数据被加密,并发布证据以证明其计算正确。 ZKP 还适用于不泄露货币数据以及接收方和发送方信息的私人交易。一个例子是 Tornado Cash,这是一种去中心化的非托管服务,允许用户在以太坊上进行私人交易。
数据隐私和安全
控制敏感数据的组织(例如银行和医院)必须防止第三方访问这些数据。 ZKP 和区块链结合在一起会使数据访问变得不可能。 ZKP 可以帮助为文件和登录添加多层安全性。因此,ZKP 可能会给黑客或操纵者更改和检索数据带来显着的障碍。
私有区块链交易转账:
私有区块链交易中最值得注意的问题是传统程序中明显存在的众多漏洞。 ZKP 与私有区块链交易的高效集成可以创建强大的防黑客流程。
区块链上的信使
尽管如今的信使拥有加密的承诺,但未加密的区块链可能成为技术世界的下一个重大事件。在未加密但强大的解决方案的保证下,ZKP 和区块链可以共同创建一个为所有人提供安全保护的增值信使平台。
零知识证明在区块链和加密世界中节省成本和保护用户隐私方面具有巨大潜力。此外,这个概念很容易使用,而且支持 ZKP 的技术也非常高效。通过利用最新一代的ZKP,用户无需花费太多资金即可获得巨大收益。
阅读更多: 区块链世界中的共识机制及其重要性
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