零知识证明——隐私问题的解决方案

使用零知识证明的最著名技术是隐形硬币 Zcash 的 zk-SNARKs。

目前，主流的加密货币，无论是比特币还是以太坊，都是匿名信息披露。 简单来说，没有人会知道钱包的主人是谁，但每个人都知道钱包里有多少钱，进行过哪些交易。 降低人们的使用意愿。

请想象一下，在加密货币支付的生活中，你想在不告诉妻子的情况下购买 SWITCH。 虽然他不直接拥有这个钱包，但他可以很容易地看到你钱包里转了多少钱，转入了哪个钱包。 可以找出你做的好事。

零知识证明是一种非常有趣的验证方式，它可以让矿工在不公开交易信息的情况下验证交易的有效性。

以太坊创始人Vitalik Buterin也曾多次公开赞赏zk-SNARK的零知识证明技术，并表示该技术将有助于提升以太坊的交易速度。

零知识证明

零知识证明到底是什么意思？ 以一种有趣的方式向大家解释。

小时候，我没有智能手机或电脑可以玩。 我唯一的乐趣就是玩 Whereis Wally 并找出 Wally 在图片中的位置。 大家可以一起玩耍，回忆一下我没有3C的童年。

如果你在搜索了十分钟后找不到它并开始怀疑我在骗你，那么当 Wally 根本不在画面中时，零知识证明就可以派上用场了！

零知识证明的概念是“在不泄露详细信息的情况下证明你知道真相”。

如果我只告诉你沃利在哪里，那你就玩不下去了，所以我给你一张沃利的截图：

通过这张图，除了可以证明沃利真的存在，我知道它在哪里，既然你不知道沃利的实际位置，你就可以继续寻找沃利。 零知识证明就是这样一个简单的概念。

交互式零知识证明

了解了零知识证明之后，我们再介绍一下什么是交互式零知识证明。 我们也用童年游戏来给大家讲解一下。

一天，阿彩给阿萍一道数独题。 阿平回家玩了三天三夜，却发现自己根本解不开。

因为阿彩平时不老实，阿平怀疑阿彩的问题根本没有答案，随便填了几个数字，第二天就赶紧去找阿彩。

可阿彩却觉得自己是读书人，遇到了军人，所以也说不上来。 这道题显然设计得很有难度，所以阿彩决定用一种方法向阿萍证明，让他知道这道题是真的有道理。 解开。

阿彩让阿平先转身，阿彩拿出81张（9×9）空白卡片放在桌上，在每张纸上写上1-9的数字，然后把81张空白卡片放在桌子上桌子。 卡片按照答案的顺序排列在桌子上。 代表答案的卡片放在桌子上，数字面朝下，公开数字的卡片放在桌子上，数字面朝上。

布置好后，阿彩让阿萍转身，对阿萍说：“现在我已经把一切都安排好了，但是我不会让你看到答案的，你可以选择按行、列或3×排列3、使用九宫格进行测试，可以随意选择。

阿萍不知道阿彩的葫芦里卖的是什么药

“如果你不给我看答案，你可以让我知道你没有骗我。我看看你想耍什么花样。我会选择在“行”和“行”之间测试“行”。”柱子。”

于是阿彩把每一排的牌按顺序收起来，装进麻袋里，把所有的牌都摇了摇。

“好吧，你随便选一个袋子，只要袋子里的数字是1~9，就说明我的问题是对的。”

阿萍打开一个个袋子，仔细检查每个袋子里的卡片。 原来数字确实是1~9，没有重复，阿萍却很不服气。

“那又怎样零知识证明 比特币，‘行’中的数字虽然不重复，但不代表‘列’和‘九格’中的数字不重复。”

一道菜解释

”但我事先并不知道你是按“行”、“列”还是“九格”来查，我是按题解来放牌的，我不怕你选什么。 “

阿萍想了想，的确，只有真正正确解出一道数独，才能保证每行、每列、每格的数字都是1-9，不重复。

如果阿彩真的骗他，阿平起码有1/3的概率能抓到他作弊。

同样的，阿萍把“行”、“列”、“九格”依次核对了好几遍，结果发现包里的数字真的没有重复。

通过这个故事，我们发现阿萍选择了“行”、“列”和“九格”，阿彩收好卡片交给阿萍核对。 就这样，他不断地提供证据，供对方核实。 ，就是所谓的“交互式零知识证明”。

“交互式零知识证明”需要验证者（阿平）在证明者（阿财）给出答案后不断发送随机测试，这是最简单的零知识证明和验证方法。

就像我们打电话给银行客服一样，客服人员会询问你的出生日期和身份证号码，以验证你是否是本人。

但是，这种方法只有在验证者和证明者反对的情况下才能成功。 一旦有第三方介入，验证者和证明者就已经提前勾结，可以在不知道真实答案的情况下进行作弊。

因此，衍生出另一种证明和验证方法“非交互式零知识证明”。

非交互式零知识证明

后来，阿萍和阿彩让阿优一起玩数独。 阿平和阿彩向阿优展示了检查整体的方法。 阿佑默不作声，若有所思。

第二天阿玉找到了阿彩和阿萍

“你平时最喜欢胡闹，我很难相信你，昨天你的验证方式，如果你们两个勾结，得到的答案是不可信的，所以我只做了这台机器的零知识号交互式证明机”。

这台机器基本上把之前阿彩和阿平面对面做的那套证明自动化了，不需要人工交互验证。

只要阿彩把牌放在传送带上，机器会自动选择按行、列或九格收集牌，放入袋子里打乱顺序，然后把袋子通过传送带。 然后阿彩就可以当着大家的面打开袋子，把里面的牌亮出来。

机内有控制面板，可设定“行”、“列”、“九格”的检测顺序。 阿优设置好验证顺序后，就开始焊接外壳了。 没有人会知道验证顺序。 啊，你会的，我可以放心地和他们两个一起玩数数和阅读。

可现在阿彩和阿萍不高兴了。 只有阿优知道验证的顺序，这样他才有机会耍花样。

于是，三人聚在一起，让阿佑重新打开外壳，然后大家一起在控制面板上设置验证顺序。

此过程称为“可信设置仪式”。

阿彩提议把机器放在暗室里，把旋钮上的说明贴纸全部撕掉。

三个人依次进了房间，阿萍还建议大家进房间的时候都蒙上眼睛，保证随机性。

这样一来，他们三人就无从得知最后这些旋钮所代表的验证顺序，从而保证了验证结果的可信度。

“交互式零知识证明”之所以有风险，是因为这个过程需要证明者和验证者之间进行交互式验证，而“非交互式零知识证明”不需要这种交互，但是会需要一些额外的机器或者程序并需要一系列试验。

为了保持验证的公正性，这个测试序列不能被任何人知道。

有了这样的程序和测试序列，证明机就可以自动计算证明，防止任何一方作弊。

区块链中使用的零知识证明采用“非交互式零知识证明”。 交易信息交给程序，程序会给出一个证明给矿工验证。

虽然矿工不知道交易的细节，但他们可以使用这个证明来验证交易的有效性。 最著名的例子就是 Zcash 的 zk-SNARKs 零知识证明技术。

炼金术研究员总结

通过这些故事，我们可以知道零知识证明的本质，就是在不泄露我知道或拥有的东西的情况下，向别人证明我有很大的概率（这点很重要，零知识证明只是一种概率证明）确实知道或拥有该事物。

将零知识证明的概念应用到区块链中，除了解决加密货币的隐私问题外，零知识证明还可以提高网络的效率。

zk-SNARKs 矿工不需要重新执行交易计算，但只要对方提供证明零知识证明 比特币，就可以压缩大量信息，大大提高网络的吞吐量。

投资有风险。 本文观点和意见仅代表作者本人，不构成任何建议。