區塊鏈:擴展性之外 零知識證明的 Web3 用例還有很多_FIN

圖片來源：由 Maze AI 生成

2022 年，由于 ZK-Rollups 在以太坊領域取得進展，零知識證明（Zero—Knowledge Proof）成為 Web3 年度關熱詞。甚至有人預測下一輪牛市的發動機就將會是零知識證明，并宣稱零知識證明之于 Web3 的重要性，能和 Bitcoin 引入了區塊鏈概念、以太坊引入了智能合約相媲美。

零知識證明何以擁有如此強大發展潛力？這或許要從 Web3 的發展談起。Web3 旨在通過去中心化網絡將網絡所有權移交給其用戶，然而當下 Web3 似乎只是帶來了以用戶為中心的價值觀，距離其愿景落地還有很多問題需要解決，隱私安全即是其面臨的關鍵問題。

Web3 網絡在設計中宣稱用戶與去中心化的網絡進行交互，以避免如 Web2 中心化網絡數據泄露、私有數據化、集權等弊端。即如果您正在運行一個完整的節點，您將獲得完整的、數學上保證的加密安全性。然而，運行一個完整的節點需要昂貴的硬件以及保持連接到 100GB 的大型區塊鏈。

Findora首席產品官：可擴展性和隱私是阻止區塊鏈大規模應用的的兩大問題:金色財經報道，在1月29日舉辦的《金色百家談 | 平衡隱私和可審計 Findora的探索之路》的直播節目中，針對“Findora的定位是開放金融、保密網絡（Open Finance、Confidential Network），為什么是這個定位？”的問題，Findora CMO Lemon Lin、Findora首席產品官Henry表示，Findora是來自硅谷的科技公司，愿景是打造金融隱私公鏈，成為Web 3.0的金融基礎設施，提供稀缺的高擴展性和隱私。

Findora的創始人是Lily Chao與John Powers，John Powers是斯坦福250億美金捐贈基金的前CEO、瑞士信貸對沖基金部門的聯席主席。兩位創始人在組建他們的長青基金的過程中，被另類投資市場的痛點啟發，開始研究區塊鏈可能對金融業的影響。但是他們很快發現現有的區塊鏈的兩個大問題將阻止區塊鏈的大規模應用：可擴展性和隱私。沒有這兩種資源，金融無法真正和區塊鏈結合。同時，他們看到區塊鏈成為下一代全球金融基礎設施的潛力，這個基礎設施可以民主運作。現有的區塊鏈技術無法滿足大多數金融應用的需求，它們的可擴展性不足，并且沒有隱私管理。我們在這里看到了巨大的機會，Findora開始著手解決這兩個問題。我們很幸運找到一套完整的理論和實施方案，包括零知識證明和MPC在內的先進加密技術以及先進的分布式系統技術，來幫助將金融向區塊鏈轉移。[2021/1/29 14:19:56]

顯然目前的加密客戶端無法處理這類需求。因此，當下 Web3 仍在很大程度上依賴于受信任的中心化中介，由這些中介連接起 Web3 去中心化網絡，這似乎與 Web3 愿景背道而馳。如何在去中心化網絡環境中，以去中心化的方式保障隱私安全呢？零知識證明技術巧妙地解決了這個問題。而網絡安全之外，零知識證明的用例還有很多，下文將為大家介紹該技術在加密領域中的用例。

聲音 | ETC亞太地區負責人：計劃提高ETC網絡的擴展性、互操作性和兼容性:在今日幣印主辦，金色財經獨家直播的幣印會客室中，ETC亞太地區負責人Christian Xu發言指出：ETC網絡最近的規劃是提高區塊鏈的擴展性、互操作性和兼容性。擴展性方面，自2018年峰會時就有團隊設計出多層鏈構架。底層由堅持PoW、安全的ETC區塊鏈來做確認，上層可搭建PoS、PoA、聯盟鏈等多種高性能的區塊鏈來做交易處理。目前有團隊正致力于此開發。

互操作性和兼容性方面，通過三次硬分叉升級，ETC將會與ETH完全兼容，ETH和ETC上的應用將能夠無縫互通。[2020/2/27]

在介紹零知識證明在 Web3 的用例之前，讓我們快速了解零知識證明的原理。零知識證明是一種密碼學，允許一個人（證明者）向另一方（驗證者）證明某些細節是真實的，而無需提供任何額外信息。

零知識證明需要以下三個關鍵要求：

完整性：如果陳述真的是真的，并且兩個用戶都正確地遵守規則，那么驗證者將不需要任何其他條件，就可以完成驗證。

V神：Casper就要來了，解決可擴展性問題是第一要事:V神在新加坡的一場演講中表示，目前在兩個以太坊客戶測試網絡中測試實施Casper Proof of Stake（PoS），Python和Harmony’s Java已經實現，希望不久之后，Go Geth和Parity也會實施Casper，預計或許在夏季。同時他還提到與Plasma比起來，分片技術非常確定不會發生一個塊失效導致整個鏈失效的事情，實施可擴展性甚至比POS機制還重要，只有實現了可擴展性，才能讓人們使用區塊鏈應用。ETH現全球均價828.28美元，24小時跌幅4.16%。[2018/3/6]

可靠性：如果陳述為假，驗證者在任何情況下都不會被說服。該方法利用概率檢查理論，以確保不會發生錯誤。

零知識：意味著驗證信息的人無法知道除斷言是否正確之外的任何信息。

零知識證明有兩種主要類型：

交互式零知識證明要求證明者執行一組任務或操作，以向驗證者證明他們擁有特定信息。為了通過交互式零知識證明而必須完成的大部分任務通常涉及數學概率之類內容。

Coinbase和Bitfinex準備好為比特幣實施分離見證進行可擴展性升級:Coinbase和Coinbase今日宣布，他們現在已經準備好實施隔離見證用于解決比特幣擴容問題。Coinbase在推特上宣布，該公司已經完成了比特幣在平臺上的最后測試階段，并計劃在下周中期向所有客戶推出100%的產品。Bitfinex宣布已向所有在BTC交易的客戶推出實施隔離見證。[2018/2/22]

證明者和驗證者無需相互通信即可使非交互式零知識證明有效，而驗證將在之后進行。這類特殊、的零知識證明需要使用額外的計算或程序。

盡管零知識證明技術早在 1980 年已經產生，但受困于技術難度，其并未得以廣泛應用。零知識證明到底能夠為 Web3 的發展帶來哪些幫助？讓我們從技術用例中窺探一二。

隨著越來越多應用在以太坊上部署，在以太坊上的交易處理速度較慢，網絡擴展性不足成為阻礙其發展的重要難題。而構建一個 Layer2 網絡，將計算處理轉移至鏈下成為解決當下問題的重要方案。ZK-Rollups 即是頗受以太坊社區認可的解決方案之一。ZK-Rollups 系 Starkware，Zk-sync 是擴容類項目。

V神：不會學EOS使用主節點的方式來增強ETH的擴展性:以太坊創始人V神（Vitalik Buterin）在Github回復社區成員建議學習EOS使用主節點方式增強以太坊的擴展性。V神說，這并不會提高可擴展性。創建塊的努力和驗證塊的努力是完全相同的，而驗證塊的努力確實是瓶頸。EOS的可擴展性不是因為DPOS或類似的東西，其聲稱的可擴展性完全來自這樣一個事實，即它要求每個節點具有更高的計算能力，這使得除大型企業之外的任何人都無法運行完整的節點。我們也可以這樣做，但不會，因為這與去中心化的目標相悖。[2018/1/27]

擴展性是零知識證明在 Web3 中最普遍的用例。目前也有將擴展和隱私兩種性能結合的方案，如 Aztec、StarkNet 之類的隱私 Layer2 公鏈的發展，感興趣的開發者可在《淺談隱私在 Layer2 現狀和未來》一文中了解更多。

隨著公鏈生態的擴張，以太坊一統天下的局面很難達成，跨鏈互操的需求越來越大，而利用橋來跨鏈的安全性難以得到保障，因此很多項目將開始使用零知識證明以實現互操作，其中包括 Wormhole，Polymer 和 ZKBridge 正在布局基于零知識證明技術構建無信任假設的跨鏈協議，將一改因 IBC 輕客戶端不能在 ETH 運行所導致的無法互通的現象。零知識證明也將大大提高加密橋的安全性，以提高跨鏈互操的安全性。 

以「黑暗森林」（Dark Forest）為例，這是一款靈感來自于劉慈欣的《三體》的基于零知識證明的游戲。作為策略游戲，游戲中的許多陰謀都來自于隱藏信息或信息不對稱的概念，整個黑暗森林宇宙是無限的，它充滿了成千上萬的對抗玩家、機器人、腳本、智能合約玩家等等。然而，單個玩家在加入宇宙后只能訪問整個宇宙地圖的一小部分，這正是賦予《黑暗森林》靈魂的地方。如何在信息都是公開透明的區塊鏈上實現「隱藏」部分信息，這正是基于零知識證明所實現的「隱藏」部分不想透露或需要觸發條件的信息。

區塊鏈技術不僅保證了我們的資產只由我們自己處理（非托管），而且分布存儲在多個節點中，降低了資產風險。而零知識還有助于進一步提高 Web3 安全級別。在安全設計中使用數學驗證而不是概率論，零知識通過采用有效性證明來降低潛在風險，有效性證明保證信息的準確性，具體而言：

唯一能夠破譯加密信息的人是用戶；如果證明者是偽造的，得到的最終根將不同，驗證者將拒絕接受；

即使所有驗證者與證明者串通，由于區塊鏈數據的可用性，賬戶狀態也可以回滾和更正；

使用零知識證明時，通常會采用額外的檢查和強化機制。

可以通過零知識證明來確認個人的加密身份。零知識證明允許用戶向系統驗證他們的身份，而無需透露他們完整的個人信息。例如，當您登錄一個帳戶時，需要輸入用戶名和密碼，但如果使用零知識證明技術，你只需要出一個 ZK Proof，平臺就永遠無法算出你的真實密碼，在無需泄露個人敏感數據的前提下完成個人身份驗證。

我們在網絡上常會面臨某些數據共享需求，而共享過程中會面臨信息丟失、攔截等問題。當零知識證明與區塊鏈技術相結合，可以分片加密數據，不僅保障傳輸安全性，還能使用戶擁有管理某些塊以及其中包含的信息的權利，從而授予某些用戶訪問權限，而未經授權的用戶則無法訪問您的共享文檔。

去中心化存儲作為 Web3 三大支柱之一，對于行業發展十分重要。而零知識證明能夠為存儲安全提供更好的保護，其能夠利用算法設置相應的協議，使存儲單元和其中的協議被加密，甚至在訪問通道也會設置加密保護，讓 Web3 云存儲的安全性更上一層樓。

在可擴展性和隱私用例之外，零知識證明的用例十分廣泛，其在 Web3 中發揮的作用也更加清晰。目前已有不少項開始將該技術用于項目實踐，據 Messari 統計顯示，零知識證明最廣泛應用的擴展領域的一眾項目將在 2023 年迎來發展的關鍵期，如 Scroll、Polygon zkEVM 等項目主網將陸續上線。在《擴容賽道開年即沖刺，盤點近期上線測試網的 L2 項目》一文中，也介紹了近期上線測試網的零知識證明項目。

但是我們還需要認識到，盡管零知識證明在 Web3 中的應用前景廣闊、領域眾多，但其證明的性能問題還未得到妥善解決。目前有不少團隊都在搞硬件加速，但這種硬件加速僅部分負責有效證明。而在算法級別、軟件級別和其他方面仍需要進行優化。

鑒于此，今年零知識證明的有效的利用將出現在小規模應用之中，很難得到大規模廣泛應用。而 DeFi 之后，零知識證明要想成為下一輪牛市的發動機還有很長的路要走，希望能夠有更多 Web3 開發者在前瞻零知識證明的前景基礎上，敢于挑戰、攻克其技術難題，以技術進展推動應用實踐。

參考文獻：

2023 Crypto Thesis

https://thesis.neworder.network/#in-the-belly-of-the-bear

撰文：TinTinLand

來源：DeFi之道

DeFi之道

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