在探讨零知识证明技术时,最著名的实例莫过于匿踪币Zcash所采用的zk-SNARKs。目前,大多数加密货币,包括比特币和以太币,虽然交易信息是公开的,这意味着没有人能够知晓钱包的真正主人是谁,但所有人都能看到钱包中的资金总额和交易历史。这种情况无疑会大大削弱人们使用加密货币的积极性。试想,在加密货币支付的环境中,你想要偷偷购买一台SWITCH游戏机,即使你并不直接控制钱包,但对方却能轻易地看到你的转账金额和交易去向,这样一来,你的秘密交易很快就会被揭露。零知识证明提供了一种独特的验证方式,在无需公开交易详情的情况下,矿工仍能确认交易的有效性。以太坊的创始人Vitalik Buterin也对zk-SNARKs技术表示了高度赞赏,认为它有助于提升以太坊的交易效率。
那么,什么是零知识证明呢?我们可以用一个轻松的方式来解释这个概念。
想象一下,在童年时没有智能手机和电脑,唯一的娱乐就是玩“Where is Wally”游戏,寻找Wally在图片中的藏身之处。如果经过十分钟仍旧找不到,你会开始怀疑游戏是否存在。这时,零知识证明就能派上用场了!它的核心思想是在不透露具体信息的情况下,证明自己知道某个真相。
如果我直接告诉你Wally的位置,那么游戏就失去了乐趣。因此,我给你一张Wally的截图。通过这张图,你可以证明Wally确实存在,同时我也能证明我知道Wally的位置,但你却无法知道具体的藏身之处。这正是零知识证明的简单概念所在。
接下来,让我们来了解什么是交互式零知识证明,我们同样可以用一个有趣的故事来解释。
有一天,阿菜给阿平出了一道数独题目。阿平花费了三天三夜仍然无法解开,怀疑题目根本无解。阿平找到阿菜理论,阿菜为了证明自己没有欺骗,决定采用一种方式让阿平信服。他让阿平转身,然后摆放了81张卡片,上面写着1到9的数字,按照解答顺序排列。阿菜让阿平选择一种方式来检验卡片,无论是行、列还是九宫格,阿平都可以任意选择。
阿平选择了“行”来检验,阿菜将每一行的卡片收集起来,放入麻布袋中,摇匀后再让阿平随机选择一袋。经过检查,发现每袋中的数字都是1到9,没有重复。阿平虽然不服气,但阿菜解释道,他事先并不知道阿平会选择哪种方式检验,因此无论阿平选择什么,他都有正确的答案。
这个故事展示了交互式零知识证明的概念,即通过不断提出证据,让双方都确信对方所知道的信息。
在了解交互式零知识证明之后,我们再来介绍非交互式零知识证明。这种证明方式不需要证明方和验证方之间的互动,但需要一些机器或程序,以及一个试验序列,以确保验证的公正性。
阿平、阿菜和阿佑一起玩数独时,阿佑为了确保验证的公正性,制作了一台“零知识数独非交互式证明机”。这台机器能够自动化阿菜和阿平之前所用的证明方式,不再需要人为交互验证。阿平、阿菜和阿佑一起设置了控制面板上的验证顺序,这个过程称为“可信任的初始设置仪式”。
通过这些故事,我们能够理解零知识证明的本质,即在不透露自己知道或拥有的信息的前提下,向他人证明自己确实知道或拥有这些信息。
将零知识证明的概念应用于区块链,除了解决加密货币的隐私问题外,还能提升网络的效率。例如,Zcash的zk-SNARKs技术就采用了非交互式零知识证明,使得矿工能够验证交易的有效性,而无需知道交易的详细信息。
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