以太坊:擴展性之外 零知識證明的 Web3 用例還有很多_WEB3

圖片來源：由MazeAI生成

2022年，由于ZK-Rollups在以太坊領域取得進展，零知識證明成為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。

Cardano的Layer 2可擴展性解決方案Hydra已發布新版本:金色財經報道，Cardano的Layer 2可擴展性解決方案Hydra已在新的預發布版本“Hydra 0.8.0”中獲得最新更新。根據 Hydra 首席開發人員?Sebastian Nagel共享的 GitHub 版本，新版本對 API 進行了幾處更改，修復了 Hydra 節點中的錯誤并改進了 Hydra 用戶體驗。它還將交易成本計算為“最低費用”，并在 tx-cost 基準中報告它們，并進行了多項改進。[2022/10/28 11:53:27]

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。

什么是零知識證明

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]

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，允許一個人向另一方證明某些細節是真實的，而無需提供任何額外信息。

Alex Chien：在解決網絡可擴展性方面，波卡平行鏈很像以太坊2.0的分片技術:金色財經報道，在8月28日舉辦的《金色百家談 | Polkadot如何構建資產互聯網？》的直播節目中，達爾文網絡（Darwinia Network）聯合創始人Alex Chien表示，波卡平行鏈是特定于應用程序的數據結構，它在上下上是一致的，并且可以由 Polkadot 中繼鏈的驗證人進行驗證。通常平行鏈會是一條區塊鏈, 但并沒有特別要求它們必須是一條鏈，之所以叫他們平行鏈是因為它們于中繼鏈并行運行。由于它們的并行性質，它們能夠并行地處理交易并實現 Polkadot 系統的可伸縮性。它們與 Polkadot 網絡共享安全，并且可以通過 XCMP 與其它平行鏈進行通信。

在解決網絡可擴展性的方面，平行鏈確實很像以太坊2.0將要實現的分片技術，例如共識算法和Staking相關的設計。

每個平行鏈有自己的業務規則和治理主權，波卡使用共享安全和共享運行時(Shared Protected Runtime Execution Enclaves)，鏈上治理的方式來組織和保護這些分片，各個平行鏈還可以自主的選擇申請加入和退出波卡網絡，從這一點上看有點像歐盟。

而以太坊2.0的每個分片都更加一致和統一，并且使用同一種業務規則和語言，整個系統統一治理，相較于波卡的歐盟模式，則更像美國。[2020/8/28]

零知識證明需要以下三個關鍵要求：

StarkWare首席執行官：以太坊第二層可擴展性解決方案仍然需要一些工作:金色財經報道，區塊鏈公司StarkWare聯合創始人兼首席執行官Uri Kolodny表示，以太坊第二層可擴展性解決方案仍然需要一些工作。此前以太坊聯合創始人Vitalik Buterin在6月1日宣稱，以太坊的第二層擴展初始部署“基本上”成功了。Kolodny卻稱他并不那么堅信。當被問及是什么阻礙了以太坊的第二層可擴展性解決方案時，Kolodny表示，“缺乏與錢包和其他工具的適當集成”是部分原因。此外，開發人員對第二層解決方案缺乏信心。展望未來，Kolodny說，他相信“交易將比我們意識到的更快地進入第二層。”他解釋說，以太坊目前的交易費用非常高，這將迫使許多公司轉向第二層解決方案，使它們能夠感知到更低、更可預測的交易成本。[2020/6/3]

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。

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。

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]

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。

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。

零知識證明的Web3用例

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。

鏈下計算

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。

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。

跨鏈橋聯

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。?

鏈上游戲

以「黑暗森林」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。

資產安全

區塊鏈技術不僅保證了我們的資產只由我們自己處理，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。

用戶驗證

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ZKProof，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。

文檔共享

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。

存儲保護

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。

*免責聲明：本文不應被視為，也不旨在提供任何投資建議。

零知識證明技術還有很長路要走

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、PolygonzkEVM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：

2023CryptoThesis

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

撰文：TinTinLand

來源：DeFi之道

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