zk-SNARK是什么？哪些币种使用 zk-SNARK？

2024-10-28分类：区块链技术阅读（）

加密货币交易虽然不直接与个人身份相关，但通常可以通过在公共区块链上注册来追踪。为了规避这种可追溯性，需要一种称为隐私币的特殊类别的加密货币。隐私币采用多种方法来确保匿名，其中一项值得注意的技术是 zk-SNARKs 技术。

该技术代表了区块链生态系统的关键组成部分，象征着比特币或以太坊等加密货币使用的数字分类账中的互连块。它强调数据安全和加密，连接的节点在金融科技（fintech）领域发挥着至关重要的作用，创建了一个复杂而抽象的数字网络。

对于探索使用隐私币的个人来说，无论是用于个人交易还是作为加密货币投资，掌握底层技术至关重要。 zk-SNARK 虽然复杂，但却是该技术的关键方面。本指南旨在揭开 zk-SNARK 的神秘面纱，解释其在隐私币领域的作用和功能。

zk-SNARK是什么？

zk-SNARKs 是零知识简洁非交互式知识论证的缩写，代表了一种复杂的密码学证明形式，使证明者能够验证陈述的真实性，而无需透露有关陈述本身的任何具体细节。该技术是以隐私为中心的区块链应用领域的基石，可在不影响数据完整性和可验证性的情况下确保交易机密性。

zk-SNARK 的核心保持了零知识原则，这意味着证明者可以在不暴露实际信息的情况下验证声明。这对于在不透露确切金额的情况下证明交易有足够的账户余额或在不透露个人数据的情况下验证身份等场景至关重要。

zk-SNARK 的“简洁”方面是指较小的证明大小和快速的验证过程，使其对于区块链应用程序而言高效且实用。它们的非交互性进一步简化了过程，因为它不需要证明者和验证者之间持续的通信。

zk-SNARK 是加密货币隐私不可或缺的一部分，特别是在交易细节通常透明的公共区块链中。例如， Zcash是一种注重隐私的加密货币，它使用 zk-SNARK 来验证交易，同时隐藏地址和交易值等参与者详细信息。

自早期在学术研究中提及以来，zk-SNARK 的发展不断发展，Zcash 联合创始人Alessandro Chiesa等人士做出了重大贡献。这种演变反映在 zk-SNARK 的实际应用中，它现在对于确保区块链领域的交易隐私和安全至关重要。

总之，zk-SNARK 提供了一个强大的工具来维护区块链交易的隐私和安全，在数字交互中的保密性和验证需求之间取得平衡。

什么是零知识？

零知识是密码学中的一个概念，重点关注语句验证期间最少的信息共享。这是关于创建限制数据传输的证据。

该领域的基础工作始于 20 世纪 80 年代的论文“交互式证明系统的知识复杂性”。本文探讨了如何在交互系统之间的证明中使用知识，有助于我们理解计算机科学中的知识处理。

这项研究的根源可以追溯到 Stephen Cook 1971 年颇具影响力的论文“定理证明程序的完整性”，该论文深入研究了算法的复杂性。同样，知识复杂性论文的重点是定义证明中知识的局限性。

实际上，零知识涉及软件通信中的身份验证。当系统交互时，一个人需要向另一个人证明自己的主张，零知识提供了安全地做到这一点的方法，同时最大限度地减少了数据泄漏。

例如，在基本方法中，系统可以通过直接传输密码来证明密码的知识。但零知识协议旨在用最少的信息验证此类声明，避免直接密码传输。这些协议依靠概率来确保身份验证可能是准确的。

交互式证明涉及证明者和验证者之间的持续对话。在零知识证明中，这种交互被压缩到单个安全包中，从而允许非交互验证。

非交互式零知识证明的概念首次在 1988 年的论文中得到论证，导致了 SNARK（简洁非交互式知识论证）等进一步发展。这些概念自提出以来一直在不断完善。

这些想法的实际应用是 2013 年提出的 Pinocchio 协议。它允许对不可信来源的计算进行公开验证。这些概念已经演变成更复杂的系统，但由于其数学复杂性和新颖性，完全掌握它们仍然具有挑战性。

zk-SNARK 仍然是一个发展中的领域，正在进行研究和实施。它的应用正在各种系统中得到探索，使其成为密码学领域的一个重要领域。让我们更深入地研究 zk-SNARK 的工作原理，重点关注其实际应用而不是其背后的复杂数学。

zk-SNARK 的工作原理

在加密货币领域，zk-SNARK 在验证交易和维护隐私方面发挥着关键作用。这些加密工具允许交易发送者证明他们满足所有必要条件 - 例如拥有足够的资金和正确的私钥 - 而无需透露任何敏感细节，例如地址或交易金额。这是通过将区块链的某些共识规则编码到 zk-SNARK 中来实现的。

zk-SNARK从根本上验证特定计算是否发生，通过一系列转换将原始计算转换为非常特定的数学格式。例如，在证明拥有密码时，实际声明被更改为功能等效项，例如通过哈希算法运行纯文本密码。这个转换过程至关重要，因为它将函数转换为可以有效验证而不泄露原始数据的格式。

为了生成 zk-SNARK，证明者生成充当密码谜题的多项式方程。这些方程对于 zk-SNARK 至关重要，它创建了一种在不泄露的情况下传达真相的安全方法。随机性在此过程中至关重要，它为每个证明添加了独特的方面并防止逆向工程。

数字签名在 zk-SNARK 的运作方式中也发挥着关键作用。证明者生成一对密钥（公钥和私钥）并使用私钥来签署交易。然后该交易被编码到 zk-SNARK 中，提供其有效性的数学证明。当此证明与公钥一起发送给验证者时，他们可以快速有效地确认交易的有效性，而无需获得任何有关交易的附加信息。

总之，zk-SNARK 融合了复杂的数学变换、多项式方程和数字签名，以在区块链网络上实现安全且私密的交易验证。这项技术不仅增强了加密货币交易的隐私性，而且还为安全、无需信任的计算开辟了新的可能性。

zk-SNARKs 的关键应用

zk-SNARK 在增强数字环境中的隐私和安全方面发挥着至关重要的作用，其影响遍及各个领域。以下是 zk-SNARK 发挥重大作用的一些关键领域：

区块链和智能合约

在区块链世界中，zk-SNARK 有助于促进公共账本上的私密且可验证的交易。这项技术是隐藏的宝石，允许在区块链网络上进行匿名交易，确保隐私和完整性。

身份验证

zk-SNARK 有可能彻底改变我们验证身份的方式。它们使您可以证明自己的年龄或国籍，而无需透露出生日期或护照号码等具体细节，从而确保个人身份识别的隐私。

安全的金融交易

随着数据泄露威胁日益严重，zk-SNARK 成为在线金融活动的隐私堡垒。他们保护金融交易，确保敏感的金融数据保密。

医疗保健中的数据隐私

在医疗保健领域，患者记录容易受到网络威胁，zk-SNARK 提供了强大的解决方案。他们对医疗记录进行加密，确保只有患者及其授权的医疗保健提供者才能访问这些敏感信息。

这些应用凸显了 zk-SNARK 在保护各个领域的隐私和安全方面的变革性和多功能性，展示了它们在构建更安全的数字世界方面的重要性。

哪些币种使用 zk-SNARK？

SNARK 加密货币通常被称为隐私币，利用 zk-SNARKs 技术来增强加密货币空间内的用户隐私。这种类型的加密货币包括众所周知的例子，例如：

大零币 (ZEC)
边缘 (XVG)
门罗币 (XMR)
达世币（达世币）
Beam（BEAM）
字节币 (BCN)

zk-SNARK 的一个主要问题是私钥的脆弱性。如果受到损害，可能会导致创建欺诈性证据，从而可能导致伪造隐私币的生产和滥用。

除了加密货币之外，zkSNARK 在各个领域都有应用：

身份验证：它们可以验证用户凭据，而无需密码或护照或出生证明等传统文件，从而保护敏感的个人信息。
投票系统：zkSNARKs 可以在保持匿名的同时验证选民身份，即使选票信息被泄露也能确保选民的隐私。
数据压缩：这个应用程序特别令人着迷，值得进一步探索。

使用 zkSNARK 的一个实际例子是Filecoin ，这是一种类似于基于区块链的 Dropbox 的去中心化存储网络。在这个生态系统中，存储提供商（或“证明者”）必须向网络节点（“验证者”）展示正确的链上数据存储。这一过程对于确保数据完整性和安全性至关重要，并且可能会占用大量资源。

Filecoin 解释说，需要验证的数据存储提供商的数量是巨大的，并且在不断增加。为了保持高效的运营和可扩展性，网络需要一个能够快速、稳健验证的解决方案。 zk-SNARK 通过显着减少存储验证所需的时间和数据来提供此解决方案。

对于 Filecoin 网络上的存储提供商来说，zk-SNARK 减少了存储证明所需的数据传输量，从而降低了运营成本并提高了整体网络效率。

对 zk-SNARK 的批评

zk-SNARK 虽然具有革命性，但也面临着一系列挑战。一个主要问题是与建立证明协议时使用的私钥相关的潜在漏洞。如果该密钥被泄露，可能会导致创建虚假但看似有效的证明，从而允许伪造活动，例如未经授权生成 Zcash 代币。为了降低这种风险，Zcash 实施了一个复杂的证明协议，涉及多方以最大限度地减少伪造的可能性。

Zcash 提出的另一个问题与其经济模型有关。在早期阶段，Zcash 引入了所谓的“创始人税”，其中 20% 的开采代币分配给开发商。这方面引发了批评，一些人认为这可能导致创建数量未公开的 Zcash 代币，从而难以确定流通中的代币总数。

为了回应这些担忧，特别是 zk-SNARK 中的可信设置问题，人们努力增强该技术。自 2019 年以来，一个名为Suterusu的开发团队一直致力于开发一种名为 zK-ConSNARK 的变体。这项创新声称消除了对可信设置的需求，从而增强了安全性。它旨在将隐私保护扩展到比特币等主流区块链，并号称拥有当前加密货币中最低的通胀率，代表着 zk-SNARK 技术的发展向前迈出了重要一步。

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