为何零知识很重要？

​译者 | 布加迪

审校 | 孙淑娟

信息时代推陈出新，区块链的崛起是当前最引人注目的趋势之一。事实证明，公钥密码学这种长期稳定的技术潜藏着未被发掘的前景。区块链可以说重新构思了安全通信技术。

零知识证明是区块链技术的一个重要组成部分。随着ZKP被更深入地理解，意外的用例被发现，新的工具被开发出来。因此，ZKP很可能成为许多应用和行业的一部分。我们可以从Mina基金会所做的​​研究工作​​中洞察ZKP的走向。

Web3和区块链

一些人可能会认为Web3是主流IT的一个奇怪分支，但这种观点容易误导人。Web3是我们用IT所能实现的最新体现。Web3不是传统IT的替代者，而是IT的最前沿。

ZKP是应用复杂性理论

大体来说，ZKP让您可以证明您知道某个事情，又无需透露您知道的内容。这对隐私而言明显有其意义，但对可扩展性而言同样很重要。当我们将零知识证明用于昂贵的计算资源时，通常可以在无需进一步计算的开销的情况下再次演示证明。

从某种意义上来讲，零知识证明是对复杂性理论和密码学趋势的自然阐述。许多现代密码学（非对称密码）依赖复杂性理论，因为非对称安全依赖使用在一种形式下可行而在另一种形式下不可行的函数。

因此，理解ZKP的最大障碍是数学。幸好，可以从概念上理解零知识证明如何工作，不必知道二次剩余（quadratic residue）是什么。很多密码学立足于探索数学的边缘（特别是因式分解和模数），以获得有用的属性。将ZKP的复杂数学计算封装在易于使用的库中将是广泛采用的关键。

我们可以用这种单向函数做很多有趣的事情。尤其是，我们可以在开放网络上建立共享的秘密，现代安全通信正是建立在这种能力上。零知识提出了这个问题：我们能否在保持信息隐藏的同时，使用类似的巧妙计算来证明某个情况？答案是肯定的。

ZKP应用和协议

目前实用的零知识证明立足于这一点上：演示某个给定的计算已发生。ZK-SNARK和ZK-STARK等协议是两个突出的例子，它们将这种证明包装成一种可消化的格式。一旦您拥有了ZKP能力，就可以声明某情况是正确的，其他人可能以很大的概率接受它。ZKP是一种概率证明。

这种证明涉及复杂性，这加大了确保它们能够抵御攻击的难度。因此，该领域的进展很缓慢。然而，零知识证明的力量继续增强，今天能够以一种相对紧凑的格式演示许多声明。扩展可以被证明的类型以及可以集成它们的系统类型是研究的两个关键方面。另一个方面是使部署尽可能简单。

ZKP和区块链的未来

Mina基金会对ZKP在区块链行业的重要性进行了有趣的研究。这项研究调查了区块链用户和开发人员，询问了ZKP在他们行业中的情况。隐私和性能是促进ZKP采用的两大驱动因素。

超过30%的受访者认为隐私是ZKP最突出的用例。只要双方之间的交换需要证明某情况是真实的，可以设计零知识证明来做到这一点，隐私就会增加。考虑到证明本身及其与通信协议的集成都很困难，这并不简单或容易。然而，隐私是ZKP的一大驱动因素。也许有一天，关键的证明（比如证明某人的公民身份）将通过ZKP来完成。

Mina Foundation的首席执行官兼创始人Evan Shapiro指出，我们已经看到很多零知识用于增强可扩展性，尤其是对以太坊而言，但零知识的可编程隐私应用将在2023年成为开发人员的主要关注点。他对zkIdentity尤其感到兴奋，DeFi应用有可能使用零知识来实现KYC（了解您的客户）合规流程，无需收集和存储任何敏感用户数据。

更一般地说，ZKP可以带来更安全的系统，在活动中暴露更少的信息，这意味着信息被用于不法用途的机会更小了。该研究的一个有趣发现是，财务信息是用户希望用ZKP确保秘密的最主要数据（54.5%）。

税务官员同时注意到了人们热衷于使财务信息不被政府发现。与此同时，支付合法税收的同时，更希望向中央政府披露很少信息，是自由公民完全合法的权利。而ZKP系统可以实现这种税收系统。在不泄露任何其他信息的情况下证明你所缴的税收可能是零知识的一大用例。

另一个关键领域是性能优化，18.2%的受访者认为这是ZKP最重要的功能。ZKP可以用一个小的、紧凑的形式证明计算是有效的，因此减少了必须执行这种计算的次数。MINA区块链使用该特性来汇总区块链上的事务，从而获得更好的性能，最终降低了系统的成本。交易吞吐量和降低手续费常常被视为是区块链长期存活能力的关键因素。

被问及ZKP最重要的应用时，46%的Mina调查受访者表示隐私和可扩展性都很重要。简而言之，区块链的未来很可能离不开ZKP在使系统更安全、性能更高方面所做的贡献。

结论

零知识证明是密码学研究的前沿。它有望提高密码系统的可扩展性和安全性。这些改进对区块链的未来以及更广泛的分布式计算世界大有意义。

要发现和运用零知识证明承诺的优点，还有大量工作要做，这项工作正在顺利进行中。可以肯定的是，ZKP将在未来几年对信息技术产生重大影响。

原文标题：​​Why zero knowledge matters​​，作者：Matthew Tyson​