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2022年，由于ZK-Rollups在以太坊领域取得进展，零知识证明成为Web3年度关热词。甚至有人预测下一轮牛市的发动机就将会是零知识证明，并宣称零知识证明之于Web3的重要性，能和Bitcoin引入了区块链概念、以太坊引入了智能合约相媲美。
零知识证明何以拥有如此强大发展潜力？这或许要从Web3的发展谈起。Web3旨在通过去中心化网络将网络所有权移交给其用户，然而当下Web3似乎只是带来了以用户为中心的价值观，距离其愿景落地还有很多问题需要解决，隐私安全即是其面临的关键问题。
Web3网络在设计中宣称用户与去中心化的网络进行交互，以避免如Web2中心化网络数据泄露、私有数据化、集权等弊端。即如果您正在运行一个完整的节点，您将获得完整的、数学上保证的加密安全性。然而，运行一个完整的节点需要昂贵的硬件以及保持连接到100GB的大型区块链。
金色午报 | 10月4日午间重要动态一览:7:00-12:00关键词：Guavapay、V神、Bitfinex、SWIFT系统
1. 比特币网络难度下调0.09%至19.30T。
2. 英国电子货币机构Guavapay成为RippleNet成员。
3. V神否认当前以太坊性能低的说法。
4. 数据：BTC锚定币总发行量达12.68万枚。
5. Bitfinex将于10月4日18点开启BAL交易与提币服务。
6. 中国银行研究院郝毅：央行数字货币会冲击SWIFT系统。
7. Yam Finance提交第5项提案 于Yam/ETH Sushiswap池添加同步调用功能。
8. 上海徐汇公证处“汇存”区块链电子数据存证平台已有近13万条哈希值数据。[2020/10/4]
显然目前的加密客户端无法处理这类需求。因此，当下Web3仍在很大程度上依赖于受信任的中心化中介，由这些中介连接起Web3去中心化网络，这似乎与Web3愿景背道而驰。如何在去中心化网络环境中，以去中心化的方式保障隐私安全呢？零知识证明技术巧妙地解决了这个问题。而网络安全之外，零知识证明的用例还有很多，下文将为大家介绍该技术在加密领域中的用例。
V神：phase1后以太坊已有扩展性，rollup就是一种计算分片:对于此前“以太坊2.0或将暂且搁置阶段二”一事，V神回应称，因为我们有rollup，phase1（数据分片）后以太坊已经有扩展性，可以处理每秒10万交易，所以加内置的计算分配没有什么用。最好的理解是，rollup就是一种计算分片。Phase 1也并不需要等很长时间，我们已经有个开发者在做测试客户端。
对于问题“如果走这样的技术路线，是否意味着phase1即可实现质押金的取回？现在已经质押的ETH，是否可以提早取出？做验证人的锁仓期不需要2年了？”V神回复称，按照最新的路线图，合并以太坊1.0和2.0甚至不需要分片，所以如果分片居然需要很长的时间这个不会影响合并的时间，合并（和取款）可能会分片之前发生。分片和合并是并行研发的。[2020/11/16 20:58:19]
什么是零知识证明
在介绍零知识证明在Web3的用例之前，让我们快速了解零知识证明的原理。零知识证明是一种密码学，允许一个人向另一方证明某些细节是真实的，而无需提供任何额外信息。
1inch首席执行官：以太坊2.0可能仍不具有足够的可扩展性和安全性:9月7日消息，去中心化交易聚合平台1inch首席执行官Sergej Kunz近日表示，以太坊2.0可能仍然不具有足够的可扩展性和安全性以方便用户进行交易。Kunz表示，以太坊2.0是对当前以太坊公共网络的一次重大升级。虽然它旨在通过提高性能来加速以太坊的使用和采用，但在目前的高Gas费用下，它会阻碍很多新用户进入DeFi领域。并且，这次升级并没有真正预料到DeFi的大肆炒作。因此，为了确保每个人都能参与其中，以太坊需要重新考虑基础架构。此外，ParaSwap创始人兼首席执行官Mounir Benchemled也表示，尽管以太坊2.0可以进行扩展，但它可能无法保证提供足够的安全性来容纳更多的用户，潜在的攻击已引发了人们对以太坊升级版安全性的担忧。（Cointelegraph）[2020/9/7]
零知识证明需要以下三个关键要求：
完整性：如果陈述真的是真的，并且两个用户都正确地遵守规则，那么验证者将不需要任何其他条件，就可以完成验证。
动态 | Block.one区块链开发总监发文：可扩展性对于实现区块链行业的经验和目标至关重要:近日 Block.one 区块链开发总监 Bart Wyatt 发布文章 《为什么可扩展性对区块链如此重要》 。文章分析了大规模采用本身是否真的必要，由此引出可扩展性对于实现区块链行业的经验和目标的重要性。 Bart Wyatt 表示大规模采用本身非常重要，只有大量用户才能实现对应的用户体验。大众市场采用的真正价值在于它本身就是一个门户—或者一个上限—在可实现的用户体验水平上需要一个临界质量。他还表示：可扩展性是指区块链为用户提供丰富体验的能力，而不考虑有多少用户拥有这种体验。区块链的可扩展性是一项团队运动。[2019/7/16]
可靠性：如果陈述为假，验证者在任何情况下都不会被说服。该方法利用概率检查理论，以确保不会发生错误。
零知识：意味着验证信息的人无法知道除断言是否正确之外的任何信息。
零知识证明有两种主要类型：
交互式零知识证明要求证明者执行一组任务或操作，以向验证者证明他们拥有特定信息。为了通过交互式零知识证明而必须完成的大部分任务通常涉及数学概率之类内容。
声音 | V神：加密货币同时具有可扩展性、去中心化和安全性并非不可能:据bitcoinist报道，末日博士、纽约大学经济学教授Nouriel Roubini近日再次发表了有关加密货币是泡沫，只对希望用加密货币的犯罪分子和逃税者有用，以及加密货币毫无价值等言论。对此，以太坊联合创始人V神（Vitalik Buterin）对他的许多主张进行了反击。V神表示，加密货币作为支付手段提供的任何便利都是所有人都喜欢的。V神指责末日博士的批评没有考虑到采用加密货币的诸多好处。至于该技术的低效率，V神强调加密货币和区块链领域目前正在进行持续的技术进步。对于加密货币的三难问题，V神表示，三难论并没有数学证明。同时具有可扩展性、去中心化和安全性并非不可能。[2019/4/6]
证明者和验证者无需相互通信即可使非交互式零知识证明有效，而验证将在之后进行。这类特殊、的零知识证明需要使用额外的计算或程序。
零知识证明的Web3用例
尽管零知识证明技术早在1980年已经产生，但受困于技术难度，其并未得以广泛应用。零知识证明到底能够为Web3的发展带来哪些帮助？让我们从技术用例中窥探一二。
链下计算
随着越来越多应用在以太坊上部署，在以太坊上的交易处理速度较慢，网络扩展性不足成为阻碍其发展的重要难题。而构建一个Layer2网络，将计算处理转移至链下成为解决当下问题的重要方案。ZK-Rollups即是颇受以太坊社区认可的解决方案之一。ZK-Rollups系Starkware，Zk-sync是扩容类项目。
扩展性是零知识证明在Web3中最普遍的用例。目前也有将扩展和隐私两种性能结合的方案，如Aztec、StarkNet之类的隐私Layer2公链的发展，感兴趣的开发者可在《浅谈隐私在Layer2现状和未来》一文中了解更多。
跨链桥联
随着公链生态的扩张，以太坊一统天下的局面很难达成，跨链互操的需求越来越大，而利用桥来跨链的安全性难以得到保障，因此很多项目将开始使用零知识证明以实现互操作，其中包括Wormhole，Polymer和ZKBridge正在布局基于零知识证明技术构建无信任假设的跨链协议，将一改因IBC轻客户端不能在ETH运行所导致的无法互通的现象。零知识证明也将大大提高加密桥的安全性，以提高跨链互操的安全性。?
链上游戏
以「黑暗森林」为例，这是一款灵感来自于刘慈欣的《三体》的基于零知识证明的游戏。作为策略游戏，游戏中的许多阴谋都来自于隐藏信息或信息不对称的概念，整个黑暗森林宇宙是无限的，它充满了成千上万的对抗玩家、机器人、脚本、智能合约玩家等等。然而，单个玩家在加入宇宙后只能访问整个宇宙地图的一小部分，这正是赋予《黑暗森林》灵魂的地方。如何在信息都是公开透明的区块链上实现「隐藏」部分信息，这正是基于零知识证明所实现的「隐藏」部分不想透露或需要触发条件的信息。
资产安全
区块链技术不仅保证了我们的资产只由我们自己处理，而且分布存储在多个节点中，降低了资产风险。而零知识还有助于进一步提高Web3安全级别。在安全设计中使用数学验证而不是概率论，零知识通过采用有效性证明来降低潜在风险，有效性证明保证信息的准确性，具体而言：
唯一能够破译加密信息的人是用户；如果证明者是伪造的，得到的最终根将不同，验证者将拒绝接受；
即使所有验证者与证明者串通，由于区块链数据的可用性，账户状态也可以回滚和更正；
使用零知识证明时，通常会采用额外的检查和强化机制。
用户验证
可以通过零知识证明来确认个人的加密身份。零知识证明允许用户向系统验证他们的身份，而无需透露他们完整的个人信息。例如，当您登录一个帐户时，需要输入用户名和密码，但如果使用零知识证明技术，你只需要出一个ZKProof，平台就永远无法算出你的真实密码，在无需泄露个人敏感数据的前提下完成个人身份验证。
文档共享
我们在网络上常会面临某些数据共享需求，而共享过程中会面临信息丢失、拦截等问题。当零知识证明与区块链技术相结合，可以分片加密数据，不仅保障传输安全性，还能使用户拥有管理某些块以及其中包含的信息的权利，从而授予某些用户访问权限，而未经授权的用户则无法访问您的共享文档。
存储保护
去中心化存储作为Web3三大支柱之一，对于行业发展十分重要。而零知识证明能够为存储安全提供更好的保护，其能够利用算法设置相应的协议，使存储单元和其中的协议被加密，甚至在访问通道也会设置加密保护，让Web3云存储的安全性更上一层楼。
*免责声明：本文不应被视为，也不旨在提供任何投资建议。
零知识证明技术还有很长路要走
在可扩展性和隐私用例之外，零知识证明的用例十分广泛，其在Web3中发挥的作用也更加清晰。目前已有不少项开始将该技术用于项目实践，据Messari统计显示，零知识证明最广泛应用的扩展领域的一众项目将在2023年迎来发展的关键期，如Scroll、PolygonzkEVM等项目主网将陆续上线。在《扩容赛道开年即冲刺，盘点近期上线测试网的L2项目》一文中，也介绍了近期上线测试网的零知识证明项目。
但是我们还需要认识到，尽管零知识证明在Web3中的应用前景广阔、领域众多，但其证明的性能问题还未得到妥善解决。目前有不少团队都在搞硬件加速，但这种硬件加速仅部分负责有效证明。而在算法级别、软件级别和其他方面仍需要进行优化。
鉴于此，今年零知识证明的有效的利用将出现在小规模应用之中，很难得到大规模广泛应用。而DeFi之后，零知识证明要想成为下一轮牛市的发动机还有很长的路要走，希望能够有更多Web3开发者在前瞻零知识证明的前景基础上，敢于挑战、攻克其技术难题，以技术进展推动应用实践。
参考文献：
2023CryptoThesis
https://thesis.neworder.network/#in-the-belly-of-the-bear
撰文：TinTinLand
来源：DeFi之道
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