区块链知识13：零知识证明

July 2nd, 2023

零知识技术是密码学的一个分支，可以为许多Layer 1区块链项目解决扩容和隐私问题。区块链可以利用零知识证明技术提升交易吞吐量，在验证用户身份的同时保护用户数据隐私，实现复杂的计算，并让企业既可以利用区块链技术又能保护自身知识产权。

而零知识证明协议的这些功能，我们很早之前的文章中就给大家解释过，FAB公链从底层公链开始进行了统一的架构设计

什么是零知识证明协议（ZKP）？

零知识证明（Zero—Knowledge Proof）：就是让用户在不透露任何信息的前提下，证明自己知道或拥有信息。这里面包含证明者和验证者。

“证明者”（prover）会利用某一系统输入的信息来创建证明；
“验证者”（verifier）则会验证这个证明的计算结果，但却无法得知信息的具体内容；
最关键的是，零知识证明可以验证某一数据集的有效性，并同时保护数据隐私。

零知识证明（ZKP）也称为ZKP协议，也就是说，ZKP实质上是一种涉及两方或多方的协议，他是一个协议，可以部署在任何区块链上。再简单点说，就是两方或多方完成一项任务所需采取的一系列步骤。

大量事实表明，零知识证明在区块链中非常有用。

采用零知识证明技术的优势

零知识技术可以让开发者既能利用比特币、以太坊、FAB公链等底层区块链的安全性，又能为dapp提高交易吞吐量和速度，并同时将用户个人信息放在链下，以保护用户隐私。交易将打包上传至链上，以降低终端用户的使用成本。最终，项目可以利用这些功能打造出高级的dApp，不仅在性能上可以与Web2系统媲美，而且还能保持Web3去中心化的优势。

熟悉FAB公链底层技术的朋友，可能都会发现，FAB公链也使用了类似零知识证明的技术，但却比零知识证明更高效，费用更低，FAB通过Kanban、scar、CCUA等多项技术，不仅保证用户资产的安全、信息的隐私性，最重要的也是我们一直给大家强调的，在FAB公链上构建的Dapp在性能上可以和Web2上的一模一样，而且还能保持Web3去中心化的优势。例如亿币去中心化交易所、pay.cool支付、Biswap、ID DOCk身份认证等等。

不同类型的零知识技术方案以及FAB公链对比

很多以太坊Layer 2上的架构或者项目都在用零知识证明，包括有效性证明或欺诈证明，并可以将数据储存在链上或链下。我们先来看一看这些使用零知识技术的项目，再来对比一下FAB公链使用的技术架构的巨大优势。我们之前很多文章也解释过FAB公链巨大的优势

基础架构

zk-Rollup

zk-rollup会将多笔交易打包在一起，并发布到Layer1区块链上，同时还会发布一个验证计算有效性的证明。发布到链上的证明也被称作“有效性证明”。有效性证明分为SNARKs和STARKs两类。一旦这些证明在底层区块链上得到了验证，zk-rollup的状态就会更新。

Validium

Validium结合了有效性证明和链下数据存储，以提升可扩展性。有效性证明发布在底层区块链上，而数据则储存在链下。这将大幅提升吞吐量并降低gas费。

Volition

Volition结合了zk-rollup和validium，用户可以自由选择使用zk-rollup或validium方案。机构愿意支付更高的费用来换取zk-rollup的安全保障，而个人用户则更倾向于交易成本较低的validium，两者在volition上可以无缝交互。比如DEX中做市商提供了几亿美元的流动性，因此会选择zk-rollup；而散户持仓相对较小，因此会选择validium。

有效性证明

SNARK

SNARK的全称是“zero-knowledge succinct non-interactive argument on knowledge”（中文为“简洁的非交互式零知识证明”）。这是一种加密证明，文件很小而且很容易验证。SNARK协议的优势是gas成本更低。

STARK

STARK全称是“zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge”（中文是“零知识的可扩展、透明知识证明”）。这种加密证明几乎不需要证明者和验证者之间产生任何交互。STARK最大优势在于证明时间更短，而且更容易扩展。

FAB公链采用的技术优势

FAB公链的系统设计原则有4个：

构造信任、去中心化、开放架构、面向应用。

为了满足上面4个系统设计原则，FAB公链团队提出了一个全新的解决方法：构造制约错位结构。通过构建三个相互合作，相互制约的环节，主要包括：

建立一条开放的公共区块链 - 基础区块链，它高度去中心化但难以扩展，必须以最小数据量、最小计算量、最小网络带宽为目标，以实现最大的开放度、最高程度的去中心化、最强的可靠性，这样的系统不可扩展，但应用要求系统必须扩展。
建立辅助链，从局部实现扩展 - 实际应用要求系统有强大处理能力，因而，必须使系统具有可扩展性，将扩展性错位投放到局部节点，成为可行之路，但这样的系统呈现中心化，变得不可信任。
建立开放存储系统使数据及裁决去中心化，局部节点的离链及中心化特征使其不可信任，必需解除其中心化机制，因而设立去中心化的开放存储架构，但存储架构无法构成完整的去中心化机制，因此设计SCAR机制与去中心化的基础区块链关联。
基础区块链 + KanBan
辅助链 + SCAR
开放存储架构 + MapReduce
这几个技术支撑的矛盾错位架构，形成了完整的解决方案。

同时，为了使方案流线作业，易于实施，同时也为了使系统具有更广泛适应的标准性，FAB公链提出了三项创新技术协议：

跨链统一地址协议(CCUA–CrossChainUnifiedAddress);
交易互换协议(TEP–TransactionExchangeProtocol);
开放验证规则协议(OVP–OpenVerificationProtocol)；

至此，FAB系统在理论上和技术上具备了完整的解决方案，也广泛兼容准备了条件。

这些措施为使整个FAB公链在去中心化、可信任性及可扩充性方面提供了充分的理论及技术保证，并在诸如防范辅助链双花攻击、解除交易账户关联、简化交易验证程序等环节提出许多技术细节，为系统成功突破区块链技术瓶颈提供了切实有效的手段，圆满解决了区块链开发中普遍面临的去中心化、安全性及可扩展性不可兼得的难题，也为FAB公链的广泛兼容及流线化作业提供了技术保证。

FAB公链是第一个真正满足实际商业应用需要的公共区块链系统。这一点也是萨尔瓦多愿意选择FAB公链作为全国数字化转型的重要原因之一。当然，肯定还有很多原因，后面我一一给大家讲解。

现在以太坊的大多数Layer 2解决方案可能会为某些应用提供更好的基础架构，很多朋友看过零知识证明协议之后，就觉得零知识证明在提升去中心化水平、可靠性和安全性有很大优势。

但我们在了解FAB公链之后，我们也发现FAB是在零知识证明协议的基础上，重新构建了整个区块链底层，使其成为一个整体，FAB公链不仅提供更好的安全性、更高的效率、优秀的公链可扩展性，而且FAB公链也真正实现了万链相连，不需要所谓的跨链桥，即可实现不同链上的资产互转，这一点也是pay.cool支付能够实现不同链上资产支付的重点。我们之前的多篇文章中也详细解释过，也请大家感兴趣的可以翻看一下。