用程序员听得懂的方式介绍零知识证明

本来想写《用人话解释零知识证明》,但是发现做不到,因为至今我也没能用人话解释区块链原理,零知识证明比区块链原理更抽象,网上的资料90%以上是关于这个算法的推导,但是对于90%以上的程序员来说,我们并不关心哈希算法的原理,我们只关心哈希算法怎么用。(作为一个10年+老码农,我也不懂哈希的原理,但我并不惭愧,会用就好)

首先,这是一个非常基础的函数结构:

如果这个function是一个哈希算法,那么,输入任意文件,就可以得到对应的哈希值。假设有这样的一个情况,某个哈希值我们大家都知道了,想要知道是哪个文件,这个文件在你手上,你很兴奋的说,文件找到了,大伙说好啊你把文件拿出来,我们算一下哈希,看能不能对上。这时候你就犯愁了,这是个机密文件,哪能说提供就提供的,咋办?

YouSwap与BoomBox战略合作上线应用程序板块:据官方最新消息,YouSwap(HECO主网)与BoomBox战略合作上线应用程序板块。

BoomBox是一种创新模式,精选第三方合作Dapp,让用户可以更方便的使用DeFi产品与功能。首个链接应用为COINLAUNCH一键发币平台,用户可在COINLAUNCH一键发行代币,手续费低至10YOU。

据悉,一键发币分为基础模式和定制模式,基础模式预计收费10YOU,输入代币全称、简称、代币数量、收币地址,点击合约即可完成发币,全程仅需要5分钟左右。依托HECO主网,发币GAS费用低、简单易操作,人人可发币。本周会上线一键发币“定制模式”。[2021/5/17 22:10:47]

这就请来零知识证明,这个算法结构如下:

纽约州州长宣布试点计划以测试IBM基于区块链的数字健康应用程序:金色财经报道,纽约州州长Andrew Cuomo宣布了一项试点计划,以测试IBM的基于区块链的数字健康应用程序。该健康应用程序已被命名为Excelsior Pass,并将在纽约市的巴克莱中心和麦迪逊广场花园进行测试。该健康应用程序使用区块链技术,并允许个人通过存储在智能手机上的加密数字钱包自愿分享其健康状况。Excelsior Pass将显示对健康记录的验证,例如疫苗接种证书或新冠测试结果。其设计类似于移动设备中的航空登机牌。[2021/3/4 18:12:56]

Kadena推出区块链应用程序以验证COVID-19检测真实进行:6月26日消息,由前摩根大通区块链负责人领导的区块链公司Kadena推出区块链应用程序以验证COVID-19检测真实进行。据称,该应用程序将立即在其测试网上使用,并将为医疗专业人员和患者交流和存储测试结果提供一种安全的方式。(Coindesk)[2020/6/26]

橙色部分就是zk-proof,分成证明和验证两个部分,其中证明部分也叫电路circuit,需要用电路描述语言编程(Rust\C++\Circom),最终编译为电路逻辑(.wsam\.r1cs)。在这个例子里,我们用circuit写了个哈希算法,用来替代原来的function,circuit的特点是输入是不需要公开的,输出的是哈希值和proof,这个proof证明的就是:

声音 | 知情人士:三星将推出附带区块链应用程序和加密钱包的手机:据知情人士透露,三星将推出一款名为“KlaytnPhone”(以公司区块链平台命名)的Galaxy Note 10手机,将在周四开始销售,不过仅限于韩国地区,售价约为1000美元。据悉,手机的硬件或包装与上个月上架的两种类型的Galaxy Note 10手机相差无几,但这款手机在打开或关闭时显示Klaytn标志,并安装了区块链应用程序和加密货币钱包。此外,购买者将获得一定数量的新数字货币Klay。截至目前,三星发言人拒绝对此发表评论。(华尔街日报)[2019/9/5]

重要的事情说三遍!并且我还要画出来:

这个proof就相当于对这个过程的认证盖章,就这么板上钉钉了,无争议了,别问input是啥,问就是不知道,所以叫零知识。已知的是啥呢,电路逻辑(这部分理应开源),输出的值,还有证明文件proof。

在这个例子中,电路逻辑相当于哈希函数,如果你算出的哈希值和公开的那个哈希值一样,那就说明你输入的文件就是大家要找的那个机密文件,而你并不需要提供这个文件,只需要提供证明文件proof就行。

验证的时候,大家把哈希值和proof放进verify函数,返回true,那就证明了:

那还能是哪个文件,那肯定是那个正确的文件啊,要不怎么生成这个哈希!

zk-proof显而易见在隐私场景很有用。混币的原理是用户把币存进保险箱,保险箱的密码的哈希值帖在保险箱上,谁要是能提供这个密码,谁就能把保险箱里的币全部拿走。跟上面这个找文件的原理是一样的,用户不用提供密码,只要提供proof就行,合约校验通过就让你提币。

还有一个问题,如果你能开某个保险箱,那就说明你就是放钱进去的人,谁放了多少钱到哪个保险箱,这在链上是可查的,所以你开哪个保险箱,你不能说。在合约里用树形结构来存放保险箱,且层数固定,一般为16层。从你要开的保险箱到树根root,中间的15个节点确定了,就确定了你要开哪个保险箱,所以这15个节点(路径),也在circuit的private input里面。

最后合约校验的时候,证明了保险箱的位置、保险箱密码全部正确,但不知道是什么密码也不知道是哪个保险箱,可能用户也不知道,但是用户把proof保管好就行,谁拿这个proof都可以去提款。

zk-proof除了隐私场景的应用,这两年还发现可以做区块链扩容。区块里的每一个tx,都有用户的签名,用来证明这个(转账)操作不是伪造的,一个区块的大小是有限的(固定的),所以要是能在区块中塞入的tx越多,TPS也就越高。

如果把签名砍掉,给tx瘦身,那就可以塞入更多的tx。问题是,砍掉了签名,又如何证明这个操作是用户签名过的呢?用零知识证明,把用户签名的校验逻辑写进circuit电路,输入是(包括签名的)区块数据,输出是(不包含签名的)区块数据,并附上proof,一个proof这就能证明所有tx都是被用户签名过的,达到瘦身目的。本文来源:https://bress.xyz/zh/post/nKtuByYTvPri75xHQoA7f8vNyJ6NQPvCL_YH8KVp31Q

作者:加戈

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