ROL:科普：什么是零知识证明，零知识证明的用例有哪些？_ROLL

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作者：CaptainHiro，巴比特

也许你曾经听说过ZKProof或零知识证明。但是，你好像从来没搞清楚它是什么？什么是ZK-rollups？什么是ZK-SNARKs？在这篇文章中，你所有关于零知识证明的问题都将得到解答，所以请抓紧时间，让我们一起开始学习零知识证明的旅程吧！

什么是零知识证明？

零知识证明是一种证明方法，通过这种方法，一方在不透露任何实际信息的情况下，可以向另一方证明它知道一个秘密或一个声明是真实的。

上面提到的术语“零知识”本身就是对以下事实的证明：没有透露任何信息，但第二方理所当然地相信第一方知道这个秘密或他们的声明是真实的。

那么，为什么我们需要零知识证明呢？当我们不相信别人会透露信息，但想说服他们我们知道这个秘密或我们的声明是真实的。

有两种类型的零知识证明：

交互式

非交互式

1?.我们先看一个交互式零知识证明的例子

假设你需要零知识证明你已经成年，但又不能实际透露你的具体年龄。我们需要一个第三方权威机构来证明你的年龄，该机构的骚操作是这样的：

“谢谢你提供的出生证明副本，我们已经知道你21岁的事儿了。这里有一个秘密号码，请秘密存储并保证它的安全。你可能在以后会需要它。”

Jules Urbach ：RNDR 如何成为引领NFT加密艺术浪潮的GPU计算平台:JulesUrbach：RNDR如何成为引领NFT加密艺术浪潮的GPU计算平台3月29日，在以《RNDR渲染网络：引领NFT加密艺术浪潮的GPU计算平台》为主题的AMA中，HuobiGlobalNFT板块项目RNDRNetwork发起人JulesUrbach表示，NFT是实现开放去中心化的虚拟世界的重要基石，而开放去中心化的虚拟世界是RNDR网络自2017年推出以来的愿景。JulesUrbach介绍RNDR将会面向艺术家推出一些新的工具，包括在RNDR网络上铸造带有深度场景图验证的NFT，将ORBX格式的文件变成NFT、生成式艺术（GenerativeArt）等。JulesUrbach还表示，NFT拥有在今天的数字艺术之外的巨大潜力。增强现实、全息显示和实时的沉浸式流媒体将让我们能够在几年后创作出如今只有在科幻小说中才会出现的NFT内容。NFT将可以与物理空间绑定，记录在区块链上的虚拟物体将日益成为人们的日常生活的一部分。[2021/3/29 19:26:18]

“你的秘密号码将被哈希处理22次，为你制作一个最终的年龄哈希码。因此，在我们给你的秘密号码和这个最终的年龄哈希码之间有22次哈希处理。”

大咖零距离 | 合约交易秘籍如何穿越牛熊市:3月27日19:00，金色盘面邀请资深金融从业者，有超20年投资交易经验的丁一老师做客金色财经《大咖零距离》直播间，将分享《合约交易秘籍如何穿越牛熊市》，敬请关注，欲进群观看直播扫描海报二维码报名即可！[2020/3/27]

“我们会使用你的名字、一个时间戳和这个最终的年龄哈希码来进行包装。这就是你要给别人的证明材料。”

现在，只要你想向别人证明你已经超过18岁，那么你就必须有效地证明，从你的秘密号码到你的最终年龄哈希代码有超过18个哈希步骤。

要做到这一点，你只需向他们展示最后18个哈希步骤，你需要首先通过自己做前4个哈希步骤，然后给他们结果；即第四次哈希处理的结果。

然后他们对你提供的结果再进行18次哈希，他们最终会得到最后的年龄哈希码，并可以验证你是否成年，因为这写信息都在你的证明套件中。

实际上，验证者会说：“给我们一个值，我们可以对其进行18次哈希，以获得与你的最终年龄哈希码相匹配的值。如果你不是18岁，那么你的最终年龄哈希码就不会有18次哈希步骤，我们就不能很好地认证你的真正年龄。”

这也是一个不错的例子?

一个好的零知识证明的例子-MathOverflow

声音 | 虫哥：不管市场如何两个原因让我对比特币的信仰不会变:今天江西世星科技在江西抚州才都电子科技产业园举行厂区开业典礼。原壹比特创始人、亿算科技创始人虫哥分享称，半导体芯片在人才集中的大城市完成研发，然后在内地城市落地更划算。而其目前关注两块业务。第一是从近阈值技术研发高算力低功耗制定芯片。第二，研发 POC容量证明这类新型的绿色环保节能 POW挖矿共识机制。2018年数字货币进入寒冬，但他依然拥有坚定信念，理由有两个。其一，比特币第一次用密码学确保了个人数字资产不可侵犯。第二，比特币基于去中心化、数量有限、不可伪造等特点，是极具流动性的、可抵御通货膨胀的收藏品。[2019/1/11]

但这种交互式方法也有一些局限性：

每次他们进行验证都需要进行整个冗长的过程。而这个过程其实是相当简单的哈希处理，想象一下进行实际的加密算法的计算是什么样的？

此外，无论是线上还是线下，双方都需要在同一时间、同一地点碰头。

2?.来看看非交互式证明

1986年，Fiat和Shamir发明了Fiat-Shamir启发式，从而成为第一个基于交互式零知识点证明的数字签名算法。

Fiat-Shamir启发式可以通过承诺方案变成非交互式零知识证明，因此产生了ZK-SNARKs或零知识的简洁非交互式知识论证。

欧链老狼：全球出块节点大致分为三个组，每个组都在预演如何启动EOS网络:EOS超级节点竞选团队欧链的老狼在《欧链·宁话区块链》第二季的节目中称 “全球出块节点大致分为三个组，每个组都在预演如何从无到有启动EOS网络。具体什么时候主网上线，需要大家一起协同来做。或许在某一个预定的时间点，大家觉得有些准备工作没有做好，希望把这个时间点再往后延一点，这种情况是有可能发生的。”[2018/6/2]

为了使Fiat-Shamir启发式更加强大，我们使用了承诺方案。承诺方案是许多加密协议的基本组成部分。它允许承诺人公布一个值，并将这个值与一个消息绑定，而不透露它。

目前用于零知识证明的两个最突出的承诺方案是佩德森承诺和多项式承诺。

但是，直到2013年左右，ZK-SNARKs才变得实际有效，开发者可以在现实世界的应用中实现和使用它。

我推荐你阅读VitalikButerin的这篇优秀文章?，它总体上介绍了ZK-SNARKs为什么可用，并解释了它们是如何实现的。也许你不可能一下子就能搞清楚，多读几遍，一旦你理解了其中的内容，你就能明白其中的原理。

在后量子世界中，我们需要确保我们为ZK-SNARKs选择的加密函数不能被量子计算机强行破解。这就是为什么正在进行改进以实现后量子安全。如果你想了解更多这方面的信息，你可以看ACM的这个讲座：

如何让比特币的尸体飘过:财新专栏作家王立仁今日发文，尽快让比特币的尸体飘过来的方法核心点就在于影响其交易过程和记账过程，从而破坏对比特币系统的信任。他还论述了7大攻击比特币的方法：花钱硬碰硬的算力攻击（Brute Attack）、巧取通讯环节（SmartAttack）、攻击记账系统、攻击代码、攻击法币与数字货币的通道、路由分割（RoutingSplitting）攻击和直接硬分叉。[2017/12/4]

改进的非交互式零知识与后量子签名的应用?

好了，现在我们知道什么是零知识证明了，但是它们是用来做什么的呢？

在概念上它有两个主要的用例：

扩大区块链的交易规模

隐私——比如在医疗等领域保护个人数据安全

对区块链进行扩展——ZKRollups

rollup是一种区块链的展解决方案，它通过在第一层网络之外执行交易，但在第一层发布交易数据来工作。这使得rollup可以扩展网络，并仍然从以太坊共识中获得安全性。

将计算移到链外就可以处理更多的交易，因为只有rollup的部分交易数据必须使用以太坊区块。

为了实现这一点，rollup交易在一个单独的链上执行，甚至可以运行一个rollup的特定版本的以太坊虚拟机。

在rollup上执行交易后的下一步是将它们批处理并发布到以太坊主链上。

整个过程本质上是执行交易，获取数据，压缩数据，并将其以单一批处理的方式rollup到主链上，因此这个过程被称作“rollup”。

以太坊如何知道发布的数据是有效的，而不是由试图为自己谋利的不良行为者提交的呢?？

每个rollup在第一层都部署了一组智能合约，它负责处理充值和提现，并验证证明。

证明也是不同类型的rollup之间的主要区别所在。

Optimistic的rollup使用欺诈证明，相比之下，ZKrollup使用有效性证明。

在ZKrollup中，每一批发布到第一层的文件都包括一个称为ZK-SNARK的加密证明。当交易批次被提交时，该证明可以被第一层合约快速验证，无效的批次可以被直接拒绝。

关于零知识证明和Optimisticrollups还有很多内容需要你了解，比如它们的实现方法，它们的局限性。这篇文章只涉及了一些简单的概念，你还需要学习更多相关内容。

许多项目正在为以太坊开发基于ZKrollup的扩展解决方案。一些突出的项目有dYdX、Loopring、PolygonMiden、PolygonHermez。

隐私——日常生活中的应用

假设两个公司A和B想用区块链作为媒介来运作和交流。

A将资产转移给B，他们希望这些资产保留在自己内部。是的，区块链会带来透明度、互操作性、数据安全性和完整性以及其他好处，但为什么一个公司会公开分享他们的内部物流信息？这个时候，零知识证明就有了用武之地。

再比方说，你想私下给你的海外朋友转一些钱，但又不想让政府监控这笔交易。你会怎么做呢？零知识证明就可以帮上忙。

在其他几个领域，零知识证明也会产生深远的影响，如医疗、保险、电子投票、身份管理。

比如在医疗保健方面，确保DNA数据、个人信息、医疗记录、基本病史信息、药物可追溯性、临床试验、医疗保健供应链、器官移植的安全。

在保险方面，确保数字形式的保险凭证和保险证书、个人信息、车辆信息、结算索赔。

使用区块链和ZKP的身份管理具有深远的意义。每个与kyc相关的应用程序、学校、大学、支付应用程序都要求提供我们的身份证图像，如驾驶执照、护照、选民身份、国民身份。我们敏感的个人数据实际上就在那里，而我们甚至没有意识到信息可能会有随时泄露的风险。有了零知识证明，我们可以保护所有这些身份信息，只向供应商、应用程序和政府透露必要的信息。事实上，我们可以用零知识证明来完全改造这些身份信息的公布方式。

我们可以对所有这些使用零知识证明，这样，每当需要某些信息时，用户就会有选择性的批准并提供所需的信息，而其余的细节则被隐藏。

只是ZK-SNARKs的效率在2013年之后才足以实际实现并得到开发者的使用，这就是为什么使用零知识证明的不同应用程序在未来有很大的空间涌现。

2016年推出的Zcash是目前唯一成功实现ZK-SNARKs并提供用户间隐私交易的突出产品。

ZK-SNARKs与ZK-STARKs