什么是零知识证明？零知识证明有哪些应用？

零知识证明是一种在保持隐私的同时，证明某种声明真实性的技术。

这项技术在资讯安全和隐私保护领域具有重要的意义。让我们深入了解它的本质、重要性，以及如何运作和应用。

从本质上讲，零知识证明是一种加密技术，允许一方（称为证明者）向另一方（验证者）证明计算是有效的，而无需暴露建立计算时使用的任何底层资料。 ZKP 起源于1985 年，当前，随着软件工具和硬件的最新进步，ZK 不再受到局限，已经从理论发展到了实际应用。

一个经典的零知识证明例子是《威利在哪里？ 》的游戏。

证明者知道威利在图片中的位置，但不想透露具体位置。他们可以使用一个遮挡大部分图片、只露出威利的遮挡物，来证明他们知道威利在哪里，而不透露威利的具体位置。这就是一种零知识证明：证明者证明了一个事实（知道威利的位置）而不透露任何其他讯息。

零知识证明允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明一个陈述的真实性，同时不透露除了这个陈述的真实性之外的任何讯息。

简单来说，就是「我知道，但我不告诉你具体是什么」。用个生活化的举例：如果你需要证明自己的年龄可以买酒，但又不想透露具体的出生日期或其他个人讯息，零知识证明是一个可以协助你这么做的技术。

如果你需要证明自己的年龄可以买酒，但又不想透露具体的出生日期或其他个人讯息，零知识证明是一个可以协助你这么做的技术。

零知识证明跟区块链的三大互补！

当Vitalik 曾表示零知识证明（ZKP）与区块链是很好的互补时，强调两者在隐私性（Privacy）和可扩展性（Scalability）方面的相互增强，以及透过ZKP 达成的信任互操作性，让我们深入探讨零知识证明（ZKP）对区块链的这三个正面帮助。

帮助一：隐私性保护（Privacy）

区块链的一个主要特点是透明性：所有交易记录都是公开的，这意味着任何人都可以查看交易细节。这在某些情况下是一个优点，但也会导致隐私问题。例如，在比特币网路上，尽管地址是匿名的，但透过分析交易图，可以追踪到特定使用者的行为模式。

零知识证明在这里起着关键作用。透过ZK 技术，使用者可以证明他们已经遵守了特定的规则（例如，已经支付足够的资金），而无需透露交易的具体细节。这增强了区块链使用者的隐私，因为它隐藏了他们的身份和交易的特定内容。

帮助二：区块链的可扩展性（Scalability）

区块链面临的另一个主要挑战是可扩展性。随着更多的交易和复杂的智能合约被载入到区块链上，处理速度变慢，交易费用增加。

ZKP 的另一个重要特性是简洁性就可以帮上忙。它指的是即使要证明的陈述非常复杂，所需的证明也可以非常简短和高效。这在资源受限的环境（如区块链）中尤为重要，因为它意味着可以在不占用大量网路资源的情况下进行复杂的验证。这种特性在减少交易资料的大小，和提高系统吞吐量方面非常有效。

零知识证明可以透过以下方式帮助解决这个问题：

• ZK Rollups：这是一种Layer 2 解决方案，它将多个交易“卷起成” 单个交易并送出到主链。 ZK 技术确保这些卷起的交易被正确执行，而无需逐个处理它们。这大大减少了区块链上的资料负担，提高了吞吐量，降低了交易成本。

• ZK-SNARKs 在智能合约中的应用：智能合约的复杂性和数量的增加对区块链的性能构成了挑战。使用ZK 证明，智能合约的某些计算可以在区块链之外进行，只有最终的证明被发送到链上。这降低了区块链的负担，同时保持了合约逻辑的完整性和安全性。

帮助三：去信任的互操作性

当前的区块链互操作性协定，依赖于可信系统（如多重签名或激励验证器集）。 ZKPs 可以透过密码学证明替代加密经济信任假设，为更安全、更稳健的跨链通讯开辟新路径。在ZKP 的主要应用中，互操作性是最新兴的领域之一。

零知识证明有哪些应用？

随着加密技术的进步和区块链社群对ZKP 的越来越多的关注，ZKP 的性能得到了显著提升，这推动了它在各个领域的应用。 ZK 生态系统可以分为三层：

1. 基础设施层：即用于在ZK之上建立协定或应用的工具或硬体，例如：ZK-VM，这是一种新型的区块链虚拟机器，它使用ZKP 来确保交易和智能合约的执行不仅是正确的，而且是私密的。这对于增强区块链平台的隐私性和功能性提供了巨大的潜力。

2. 网路层：即利用ZK 证明系统的L1 和L2 协定，例如：ZK Rollup，这是一种Layer 2 解决方案，它可以将多个交易打包在一起，然后透过单一的零知识证明来验证这些交易。这样既保持了交易的隐私性，也大大提高了区块链的处理能力和吞吐量。

3. 应用层：即利用ZK 机制的使用者终端产品，例如：Dark Forest，这是一种基于ZKP 的游戏，展示了如何在保护玩家隐私的同时实现互动式游戏机制。

零知识证明的应用范围广泛，以下是一些应用案例：

1. 隐私保护的支付系统：如Zcash，它允许使用者进行加密货币交易而不暴露交易细节。

2. 身份验证：使用者可以证明他们拥有某些资格或属性，而无需透露具体的身份讯息。

3. 智能合约：在区块链上，零知识证明可以用于证明某些条件已被满足，而不必透露满足这些条件的具体资料。

4. 合规性验证：企业可以证明它们遵守了某些规则或标准，而无需透露商业秘密。

生成ZK 证明的市场需求在哪里？

ZK 技术虽然在提高项目的可扩展性、隐私性和信誉度方面非常有效，但它需要大量的计算能力。这种高计算需求导致的开销给基础设施团队带来压力，对于那些能够有效、高效地提供这种计算服务的公司来说，这是一个巨大的市场机遇。

在生成ZK 证明的方法方面，有Proof Markets 和Proof Networks 两种不同的模式。 Proof Markets 提供灵活性和成本效益，允许更广泛的参与者参与到ZK 证明的生成中。 Proof Networks 则透过内部伺服器提供更流畅、对开发者更友好的体验。

随着ZK Coprocessors、ZK Attestation、ZKML 和ZK 桥等新兴ZK 应用的出现，对生成ZK 证明的需求不断增加。这些应用的多样性和增长速度表明，ZK 技术的应用正在扩展到更广泛的领域，从而进一步推动了对ZK 证明生成能力的需求。

零知识生态系统的未来

虽然仍处于早期阶段，但ZK 生态系统的快速发展有望开创安全、隐私和可扩展的区块链解决方案的新时代。

ZK 的未来主要涉及速度优先的新颖零知识证明设计、降低硬体要求、改进开发人员工具以及支持去中心化证明生成。

虽然Optimistic 和ZK 扩展解决方案都用于验证的聚合交易，但每种解决方案都在安全性、延迟和计算效率之间进行了相关的设计权衡，但从中长期来看，我们将看到这两个堆叠的融合，以适应多样化的范围的链上应用。

ZK 应用层目前还处于萌芽状态，但随着终端使用者对公共区块链隐私保护的需求的日益增长，它可能会不断增长，诸如Solana 的Token 22 program with Confidential Transfers（例如利用ZKP 加密代币余额和SPL 代币转帐金额的隐私功能）等新兴概念，展示了ZK 在ETH 生态系统之外的适应性和潜力。

ZK 的变革潜力正在显现，预示着区块链解决方案的安全性、隐私性和可扩展性将得到提高，随着ZK 领域的基础设施的发展，我们将可以解锁更多形式的链上应用。

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