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以太坊现在使用零知识证实(ZKP)作为扩展解决方案已成为不能忽视的趋势。零知识证实可以在不改变区块巨细或速率的情形下提高区块链的吞吐量,从而使区块链用户实现隐私和平安。ZKP允许验证者确定某些事情是真实的或生意是有用的,而无需知道细节。若是没有 ZKP,则生意数据的验证要求该数据公然可见。

ZKP对隐私的珍爱是其平安性的最佳体现。零知识证实(ZKP)提供了一种替换方案。使用ZKP,证实者可以证实对隐秘的领会,而不会透露隐秘自己。相反,密码是最常见的用户身份验证形式。若是用户可以提供准确的密码,则会授予他们接见帐户的权限。基于密码的身份验证的局限性之一是它要求双方都知道密钥。要验证用户的密码,服务器还需要知道他们的密码(或至少知道其哈希值)。

什么是零知识证实(ZKP)?

想象一下,你有一个患有色盲的同伙,他嫌疑红色和绿色现实上是差其余颜色。ZKP对于两个颜色差异但其他方面相同的球,可以在不透露每个球的现实颜色的情形下证实这一点。在这个证实中,验证者(也就是你的色盲同伙)隐藏了两个球。然后,他向证实者展示一个球并再次隐藏它,并询问显示的两个球是否是统一个球。

从理论上讲,证实者能够区分球的唯一方式是颜色。若是证实者说的是真话,他们总是能够说明两个球是否相同。若是他们说谎,他们每次都有50%的时机是准确的。这是ZKP的一个例子,由于它证实晰球是差其余颜色,而没有展现哪个球是哪种颜色。证实者可以保留隐秘,但需要向验证者证实他们知道这个隐秘。

图:若是有 10 个可能的谜底,证实者猜出每次迭代的谜底的概率

区块链的数字分类账手艺是完全透明的,这意味着每小我私人都可以看到一切。验证生意和执行智能合约代码的需求意味着生意的源目的和内容对所有区块链账户都是可见的。因此,区块链上的隐私有限,由于任何人都可以查看帐户钱包的内容及其执行的每笔生意。

ZKP能够通过启用生意验证而不泄露生意内容来提高区块链上的隐私和平安性。例如,若是转账的输入是唯一的,而且输入和输出的总和相等,则金融转账(如发送比特币)是有用的。ZKP可以证实这一点,同时保持输出分配的隐秘性,从而改善了区块链上的隐私。

ZKP若何改变网络平安?

在基于密码的身份验证和数字隐私的天下中,ZKP可能改变现代网络平安的游戏规则。网络平安中的许多方式都涉及解决以下问题:

ZKP有可能通过允许服务验证需要的信息来解决这些问题和其他问题,而无需用户披露这些信息。这消除了第三方服务在数据库中存储敏感信息的担忧,而且用户不需要通过不平安的网络发送敏感信息。

ZKP有3个属性。首先,完整性:若是陈述是准确的,证实者可以说服验证者。第二,合理性:若是陈述是错误的,证实者就无法说服验证者。第三,零知识:验证者无法获得任何其他信息,除非陈述是准确的。

交互式零知识证实无法知足区块链系统的高性能的要求。于是zkSNARKs系统应运而生,这是一个非交互式的零知识证实系统,知足区块链系统的性能要求。它被一些具有隐私性的加密钱币系统普遍使用。

在加密钱币系统中,zkSNARKs的事情原理是这样的。首先,项目设计者设计协议。在协议中制订一些正当生意的规则。要证实生意是正当的,用户需要证实生意遵照这些规则。然后,用户可以使用电路语言编写这些规则,并将其转换为QAP系统。然后,开发职员或社区将举行设置以天生验证系统的参数。

当有人想向其他人汇款时,他可以确立加密生意。然后使用证实密钥天生证实 pi,告诉其他人此加密生意是正当的。然后,他可以将加密的生意和证实宣布到区块链。然后,每小我私人都可以验证并接受今生意。

ZKP的风险与挑战

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第一,ZKP加密钱币中会有实现破绽。第一种错误是内存损坏。然则,大多数新的ZKP加密钱币系统都是用具有内置平安性的语言实现的,例如java,go。因此,似乎不能能在它们上找到内存损坏错误。另有一些是用C++编写的,例如libSNARKs。然则,这些应用程序中的ZKP场景很难被行使。因此,内存损坏错误在这里不起作用。

第二种是逻辑错误。在协议设计、电路实现或应用逻辑中存在许多逻辑错误。此外,在加密方案的实行中也存在许多错误。由于ZKP加密钱币系统总是使用一些新设计的加密钱币,因此使用新的加密钱币,会泛起新的错误。设计zkp加密钱币的目的是实现隐私,性能和易用性。然则,这些属性相互冲突,因此协议将始终变得异常庞大。并涉及大量的加密钱币。

要构建 ZKP 应用程序,应用程序开发职员只需使用一些 ZKP 库即可。然则,由于对ZKP手艺缺乏足够的领会,他们的代码很容易受到攻击。第一个例子是信号量双花攻击。除了逻辑错误之外,ZKP项目的加密实现中也存在许多错误。ZKP项目总是使用许多新的加密方案,而实行这些新的加密方案总是会导致新的错误。

ZKP加密钱币的第三个平安风险是信托风险。zkSNARKs系统的基本头脑是:提宿世成验证者的挑战x。为领会决这个信托问题,我们可以使用平安多方盘算(MPC)来天生加密的x。然后没有人知道x的明文,没有人有后门。若是一个轻量级节点想要解密生意,他需要将他的解密密钥交给一个完整的节点。而且ZKP盘算总是成本很高,以是它对轻量级节点并不那么友好。因此,我们可以得出结论,轻量级节点险些没有隐私。

这是由于隐私现实上与易用性相冲突。现在市场上没有好的解决方案。许多ZKP系统在数学上是完善的零知识,然则,完善的零知识并不意味着完善的隐私。在现实使用ZKP时,存在许多信息泄露。ZKP手艺相对较新,生长异常迅速。但它正在改善ZKP加密钱币可以提供壮大的匿名性。

ZKP领域的明星玩家

STARKWARE是ZKR领域的顶级玩家之一,推出了通用StarkNet,最近以80亿美元的估值筹集了1亿美元,使用了两种主要的 zk 手艺:zk-SNARK 和 zk-STARK。STARKs与基于SNARK的算法的优势在于它们不依赖于可信的设置,使得STARKS量子具有抵制力,而且具有更快的证实时间,这是它们最现实的利益,也是当今近期可扩展性的主要瓶颈。.

对于STARKs来说,证实和验证时间随着盘算的庞大性而准线性地扩展,而对于SNARK,它们则线性扩展。由于协议需要更多的规模/盘算,STARK将看到越来越大的优势。STARKS的瑕玷是它们的尺寸比SNARKS大得多,因此需要更多的链上存储而且验证成本更高。

像任何器械一样,zk-SNARK 和 zk-STARK的选择是一种权衡,取决于正在构建的内容。对于需要极大量盘算和规模的产物,STARKS将更适合。它们将大大加速速率,而且证实者/验证成本将在更多用户之间分摊。若是构建一些盘算强度较低的器械,那么也许你不需要STARKs,而SNARKs更适用。

到现在为止,STARKEx一直是StarkWare的主要产物,但他们现在正在加鼎力度推出他们的智能合约链StarkNet。我们还没有看到基于ZKP的通用智能合约链的主要缘故原由是,简朴地说,它们异常难以事情。EVM是在ZKR成为一个想法之前构建的,因此zkEVM由于对椭圆曲线的支持有限,差其余字巨细,特殊的操作码以及更多不能很好地与有用性证实配合使用的问题,因此zkEVM面临着许多设计挑战。

另一个瑕玷是ROLLUP需要守候在以太坊上举行更改/升级,以保持完全兼容性。虽然可以从重大的 EVM 开发职员生态系统中受益,但它是一个受约束的环境,其天真性有限,而且未针对 ZKP 举行优化。虽然StarkWare已经开发了一个名为Warp的Solidity编译器,但这不是他们的重点,而是起劲用他们自己的语言针对STARK举行了优化。

正如我们所强调的那样,StarkWare团队没有试图将EVM安装到StarkWare中,这是一个异常具有挑战性的问题,而是专注于重新最先构建一个新的开发职员生态系统,这很难指导,但若是乐成,将具有实质性的耐久优势。使用针对ZKP优化的语言作为一种没有工具的新语言,这不是一件容易的事,但在2022年已经取得了长足的提高。

该领域的主要瓶颈是证实成本。随着庞大性和盘算的上升,它将增添证实时间并需要进一步的硬件加速,这对于试图启动的项目来说是一个重大障碍(取决于以太坊的gas成本〜100万美元/年)。从久远来看,验证行业很可能是专业人士的天堂,而且随着硬件的提高和接纳的幅度增添,摊销的证实成本应该会大大降低每笔生意的成本。

正是在这一点上,ZKP需要许多年才气到达最终形式,但即将推出的完全可组合的智能合约链是第一步。围绕他们的设计空间和生态系统生长空间广漠,生长措施不停加速。它不会在一夜之间发生,但大规模接纳的蹊径是明确的。

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