零知识证明(ZKP)是一种密码学技术，它允许在不泄露信息本身的情况下，验证一条信息的真实性。该技术在提升区块链、加密货币以及DeFi隐私和安全性方面，正变得日益重要。
许多DeFi项目已经将ZKP应用至借贷和交易等服务中，为用户提供更好的隐私和安全性。许多Layer 1区块链正在添加基于ZKP的汇总，或零知识以太坊虚拟机(zkEVM)。
随着零知识证明应用的采用率日益提升，有望在区块链和Web3领域中发挥更重要的作用。
零知识证明的运作原理
零知识证明方法可使一方（证明者）在不泄露任何额外信息的情况下向另一方（验证者）证明一项陈述的真实性。当存在敏感信息且证明者不希望验证者访问信息时，这一点尤为有用。
证明者只需提供其可以生成的数学证明，而验证者可以使用此证明来验证陈述的真实性，但无法重构此数学证明的原始信息。
假设一条隧道拥有两个入口A和B。有一扇上了锁的门，用密码封锁住了唯一的路径，阻止人们从隧道的一端走到另一端（从A到B）。您知道密码，且希望将密码卖给想进入隧道的X。您希望她在得到密码之前先付款，而她却想让您先证明您真的知道密码。在此种情况下，她可以站在隧道前面，看着您走进其中一个入口，然后从另一个入口走出来。通过这种方式，她可以确信您真的知道密码。
为何要使用零知识证明？
零知识证明之所以能够在区块链和加密货币领域得到追捧，是因为人们在数字交易中，对隐私和安全性的需求日益增长。
随着区块链技术和加密货币的兴起，人们越来越需要一种既能验证交易，同时又不泄露敏感信息的方法，而ZKP可以满足这一需求。
近年来，零知识证明吸引了更多的关注和兴趣，许多采用ZKP的协议已经推出，主流区块链也已开发出了零知识汇总。
在2022年开发者大会(DevCon)上，超过20%的讨论，均围绕零知识证明技术展开，表明该技术广受欢迎。
关键发展
零知识证明的一个关键发展，是越来越多地使用一种特定类型的ZKP - 简洁非交互零知识证明(zk-SNARK)。zk-SNARK已广泛应用于各类DApp，例如私人代币交易和屏蔽借贷。零知识证明的另一个主要发展，是通过零知识汇总(zkRoll-up)更加注重可扩展性和性能。
- zk-SNARK
简洁非交互零知识证明(zk-SNARK)是一种特定类型的零知识证明，它允许在不透露关于陈述本身的任何信息的情况下验证陈述。
zk-SNARK已应用于Zcash和JP Morgan Chase基于区块链的支付系统等应用。此外，它还用于向服务器安全验证客户身份。
- zkRoll-up
zkRoll-up是一种区块链网络扩容解决方案，它可以将一批多笔交易汇总为一笔规模更大的单笔交易，然后将其记录在区块链上。例如，BNB Chain于2022年推出了基于zkRoll-up架构的zkBNB测试网。
zkBNB可以将数百笔交易捆绑成一批链下交易，并生成一个密码证明以证明所有交易的有效性。zkRoll-up在可扩展性和安全性之间达成了某种平衡，适用于大规模、低延迟的设置。
零知识证明的用例
零知识证明的用例很多，其中一些已经实现，而其他的则有望在未来成为现实。ZKP的一些主要用例包括：
- 数字身份认证
零知识证明可用于验证用户身份，而不会泄露任何敏感的个人信息。这在数字投票系统等应用中可能十分有用，因为该场景要求在不损害选民匿名性的情况下核实选民身份。
- 保护隐私的交易
实现保护隐私的交易，是零知识证明在加密货币领域中的热门用例之一。例如，Manta Network的MantaPay去中心化应用程序(DApp)便采用了ZKP，使用户得以在去中心化交易平台(DEX)上进行交易，而无需透露其身份或交易细节。这样一来，用户在维护自身隐私的同时，仍可以使用该平台进行交易。
- 屏蔽交易
Zcash是一种使用零知识证明来实现屏蔽交易的加密货币。在此类交易中，发送者和接收者地址以及交易金额，可对公共区块链屏蔽，提升了用户交易的隐私性。
- 代币化和所有权验证
零知识证明也可用于将资产进行代币化，并验证其所有权证明。例如，一项财产可进行代币化，且任何一方均可在不公开透露任何其他信息的情况下验证其所有权。
- 遵守全球法规
一些国家在收集和分享金融信息方面设有严格的法规，而去中心化平台可能很难遵守这些法规。零知识证明可用于与监管机构共享所需信息，同时对其他各方保密。
这将有助于弥合去中心化平台与传统金融机构之间的差距，降低DeFi遵守各司法管辖区内法规的难度。
零知识证明在区块链领域的未来
未来零知识证明可能会带来新的技术创新。一些与ZKP相关的值得关注的发展方向包括：
- 跨链隐私层
随着区块链和DeFi生态系统的不断发展与演变，对不同区块链网络之间互操作性的需求日益增加。跨链隐私层，将允许人们在不同的区块链网络上进行交易，同时保护相关各方的隐私。
- zk-STARK
另一个值得关注的领域是zk-STARK（零知识可扩展透明知识论证）使用的增加，这是一种较新的零知识证明，被认为比zk-SNARK更安全高效。与zk-SNARK相比，zk-STARK的另一个优势在于其验证速度更快，且无需可信设置。
- 用户友好的工具包
零知识证明技术可能较为复杂，并非所有开发团队都具备密码学这一特定领域的专业知识。而ZKP工具包，则有助于弥补这一差距，可降低不同背景的开发人员使用该技术的难度。
零知识证明的局限性
零知识证明提供了一种在保护隐私的同时，验证信息真实性的独特方法，但这种验证并非100%准确。
此外，零知识证明使用的算法需要消耗大量的计算资源。在某些类型的ZKP中，密集计算必不可少，因为它们需要验证者和证明者之间进行诸多交互。而在另一些类型的ZKP中，这些算法的计算量非常大，可能会限制ZKP的应用。
结语
零知识证明因其独特的隐私保护特性和扩展潜力，而迅速受到关注。随着该项技术在区块链、加密货币和DeFi领域的应用日益增多，可能带来更多创新服务，从而极大地造福于用户。零知识证明有望在创建更安全、更私密、更高效的DApp生态系统方面发挥关键作用。
