零知識證明（Zero-Knowledge Proof或Zero-Knowledge Protocol）是一種基于概率的驗(yàn)證方法，它包括“類似事實(shí)的陳述”和“關(guān)于個(gè)人知識的陳述”。

驗(yàn)證者基于一定的隨機(jī)性來詢問證明者，如果證明者給出的答案正確，那么證明者將有很大概率會(huì)擁有其所聲稱的“知識”。零知識證明可以在不透露使用哪種貨幣的情況下驗(yàn)證你確實(shí)花了錢。

如今，零知識證明已經(jīng)被許多區(qū)塊鏈項(xiàng)目視為最好的隱私保護(hù)方案之一。能夠在不泄露數(shù)據(jù)的情況下，來證明數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

區(qū)塊鏈上的零知識證明

比特幣和以太坊都是用公共地址來代替當(dāng)事方的真實(shí)身份，使交易部分匿名，公眾只知道發(fā)送和接收的地址以及交易的數(shù)量。然而，可以通過區(qū)塊鏈上可用的各種信息（如交互記錄）找出地址的真實(shí)身份，因此存在暴露隱私的可能。

零知識證明，可以在發(fā)送方、接收方和其他交易細(xì)節(jié)都保持匿名的情況下，保證交易有效。

ZCash可能是成功實(shí)現(xiàn)零知識證明的最著名的區(qū)塊鏈項(xiàng)目之一。Zcash實(shí)現(xiàn)了ZKP的修改版本，被稱為zk-SNARKS，代表Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge（零知識簡明非交互式知識證明）

zk-SNARK技術(shù)減少了證明的大小以及驗(yàn)證所需的計(jì)算量。它能夠在不泄漏有關(guān)地址和相關(guān)有價(jià)值的任何關(guān)鍵信息的情況下證明有效交易條件得到了滿足。

zk-SNARK將需要驗(yàn)證的交易內(nèi)容轉(zhuǎn)換為兩個(gè)多項(xiàng)式乘積相等的證明，并結(jié)合同態(tài)加密和其他先進(jìn)技術(shù)，在執(zhí)行交易驗(yàn)證時(shí)保護(hù)隱藏的交易金額。

其過程可以簡單地描述為：

將代碼拆分為可驗(yàn)證的邏輯驗(yàn)證步驟，然后將這些步驟拆分為一個(gè)由加法、減法、乘法和除法組成的運(yùn)算電路；

進(jìn)行一系列變換，將待驗(yàn)證的代碼轉(zhuǎn)化為多項(xiàng)式方程，如t（x）h（x）=w（x）v（x）；

為了使證明更加簡潔，驗(yàn)證者預(yù)先隨機(jī)選擇幾個(gè)檢查點(diǎn)s來檢查這些點(diǎn)的方程是否為真；

通過同態(tài)編碼/加密，驗(yàn)證者在計(jì)算方程式時(shí)不知道實(shí)際輸入值，但仍然可以進(jìn)行驗(yàn)證；

在方程的左邊和右邊，同時(shí)乘以一個(gè)不等于0的秘密值k。當(dāng)驗(yàn)證（t（s）h（s）k）等于（w（s）v（s）k）時(shí)，具體的t（s）、h（s）、w（s）和v（s）是不可知的，從而達(dá)到保護(hù)信息的目的。

但zk-SNARK并不是完美的。當(dāng)前zk-SNARK實(shí)現(xiàn)中的一個(gè)缺陷，是需要提前設(shè)置參數(shù)。如果這些參數(shù)被泄漏，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將面臨毀滅性的打擊。因此，在使用這些網(wǎng)絡(luò)時(shí)，用戶必須堅(jiān)信參數(shù)不會(huì)被泄漏。

可能的解決方案包括使用現(xiàn)代“可信執(zhí)行環(huán)境”，如因特爾SGX以及ARM TrustZone。對于因特爾的SGX技術(shù)來說，即使應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、BIOS或VMM受到威脅，私鑰也是安全的。

此外，最近的一份白皮書揭示了它在零知識密碼學(xué)方面的創(chuàng)新：ZK-STARKs（零知識可擴(kuò)展透明知識理論，Zero-Knowledge Scalable Transparent ARguments of Knowledge）。

根據(jù)zk-STARK白皮書，zk-STARK是第一個(gè)在不依賴任何信任設(shè)置的情況下實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈驗(yàn)證的系統(tǒng)，隨著計(jì)算數(shù)據(jù)的增加，計(jì)算速度呈指數(shù)級增加。

它不依賴于公鑰加密系統(tǒng)，更簡單的假設(shè)使其在理論上更加安全，因?yàn)樗ㄒ坏募用芗僭O(shè)是Hash散列函數(shù)（例如SHA2）是不可預(yù)測的。

不可否認(rèn)的是，零知識證明和zk-S（T|N）ARK技術(shù)的測試和采用都將需要一定的時(shí)間。但是對于區(qū)塊鏈底層開發(fā)平臺(tái)來說，如何兼顧性能和安全性是至關(guān)重要的。也許只有零知識證明等密碼學(xué)技術(shù)被更多應(yīng)用的時(shí)候，區(qū)塊鏈這項(xiàng)技術(shù)才能被更好地推動(dòng)。