「入门科普 」零知识证明(ZKPs)入门:Web3 非技术背景研究者可参考

原文作者:Varun Shenoy

编译:BTX Capital

零知识证明(ZKPs)将彻底改变我们对隐私和比例计算的看法。如今它正走上高速发展的道路,如果不想被落下,请看这篇为你量身打造的文章。

尽管ZKPs最近才在加密货币行业中流行起来,但它有着悠久的历史。

1987年,James Gleick就在《纽约时报》上发表了一篇题为“A NEW APPROACH TO PROTECTING SECRETS IS DISCOVERED”的文章。

甚至在区块链出现之前,Gleick就描述了ZKPs可能的用途,比如保护信用卡号和军事访问码等。文章中提到的几位研究人员,在几十年后因为他们在密码学方面的工作而荣获图灵奖。

但是直到现在,缺乏软件工具、高速硬件和替代方案阻碍了ZKPs成为主流。这类似于网络算法很早出现了,但是也就是在近年随着计算和软件的进步才得到蓬勃发展。

但是ZKPs的工作原理是什么?

这需要我们通过大量的群论和"ZK回路"的庞大工程来解释论证,这些内容我们就保留到另一个长文中阐释。

那么现在暂且让我们把ZKPs看作一个黑盒子,它允许某人证明他们知道一些信息,但是并不泄露信息。即使相关的计算需要很长时间才能完成,ZKPs也可以非常快地得到验证。

举个例子:Alice、Bob和Carol正在谈话。Alice问了Bob一个问题,但不想让Carol知道答案。Bob则可以用一个ZKP来回应,这将确认他知道答案,而不透露答案。

ZKPs输出的结果只包含是与否,但是从不说谎。

回到现在,ZKPs承诺了三个用例。

  1. 保护用户隐私

  2. 实现新的透明度

  3. 验证分布式计算的新范式

让我们再来看看最流行的智能合约区块链。
以太坊上的所有交易都是公开的。如果世界金融系统一夜之间转移到以太坊,你可以看到每个人的工资、交易以及他们与谁互动。

想象一下,如果你所有的Venmo交易都是公开的(这就是以太坊),到底会变成什么样?交易不只是朋友之间分配食物,它们可能包括向在受制裁国家的家人汇款或支付医疗费。

但在Venmo上,你可以选择将一些交易保密。ZKPs允许区块链参与者灵活选择他们想要公开和隐藏的交易。

如果在考虑这些问题下使用ZKPs,就可以实现使用政府抵制的支付方式进行支付。

金融机构可以在不泄露alpha信息的情况下私下进行加密货币投资。这与针对国会议员的投资法类似,ZKPs可以在一定时间内隐藏投资,然后通过智能合约链将其披露。

ZKPs不仅仅是一种加密货币,更可以进行更多的私有用户认证与实现硬件安全密钥。

就像比特币之于可编程货币,ZKPs可用于可编程隐私。这是一个完全新颖的概念!

ZKPs还可以让金融透明度达到一个全新的水平。

公司可以有选择地公开某些付款以便审计追踪,同时隐藏有关机密客户、员工工资、承包商、供应商和投资的信息。

此外,金融实体可以被迫向世界其他地区提供偿付能力证明。每隔几周,监管机构就可以要求银行公布一份ZKP,向所有人证明它们的资产超过负债。

现在,让我们看看可验证计算中的ZKPs。如果您想把一项困难的任务交给更适合做这件事的机器,该怎么办呢?如果你不相信那台机器的结果是因为它是由第三方运行的呢?

这种情况下,您可以要求机器提交一个ZKP,就能解决问题。

目前,区块链的一个大问题是扩容。一种解决方案是使用Rollup。链上空间是昂贵的,然而ZK Rollup则将原本位于主网上的计算转移到成本更低的计算环境中。最后,只提交给主网一个较短的ZKP。

有完整的L1区块链专门使用ZKPs用于比例计算,例如@MinaProtocol。想象一下,区块链的整个状态存储在一组跨节点共享并并行更新的ZK证明中,这样就可以实现在几秒钟内设置一个新节点!

但天下没有免费的午餐。ZKPs有什么弊端,为什么现在他们才蹦出来?

这是由于有别的替代品。
例如@arbitrum和@optimismFND给出了一个更缩放比例计算的集合,并且都在主网上得到使用。但是一旦ZKPs达到更快的证明速度,我们就可以看到ZK-rollup超越其他选择。

ZKPs涉及复杂的计算,其中许多在以前的计算中是不需要的,这使得硬件成本高昂。例如,在以太坊上验证单个ZKP的成本可能高达500K gwei。由于类似的原因,ZKP验证的成本也很高。

工程师们正从两个方面努力解决这些问题。

  1. 为ZKPs设计更好的定制硬件。

  2. 为ZKPs构建性能更高(更容易使用)的软件和工具。
    这两个拐点为ZK的未来提供了完美的助力。

总结来说:

当涉及到用户隐私时,ZKPs提供了一个新选择。尤其是分布式计算的未来,可以将依靠ZKPs将密集的工作分配给第三方。ZKPs的开发工具仍然是新的,现在是开始发展ZKPs的最佳时机。

原文标题:《Zero knowledge proofs (ZKPs) will revolutionize how we think about privacy and scaling computation》

原文链接:https://twitter.com/varunshenoy\_/status/1571949645085155328

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