區(qū)塊鏈中的“零知識證明”究竟是什么？

了解過區(qū)塊鏈的讀者一定看到或聽到過“零知識證明”這個詞。其中ZCash就是利用了“零知識證明”，來保證其交易過程的匿名性。

1、概念

那么什么是“零知識證明”呢？

零知識證明，英文名為Zero-Knowledge Proof，是由S.Goldwasser、S.Micali以及C.Rackoff在20世紀(jì)80年代初提出的。它指的是證明者（被驗(yàn)證者）能夠在不向驗(yàn)證者提供任何有用的信息的情況下，使驗(yàn)證者相信某個論斷是正確的。零知識證明實(shí)質(zhì)上是一種涉及兩方或更多方的協(xié)議，即兩方或更多方完成一項(xiàng)任務(wù)所需采取的一系列步驟。

2、例子

是不是覺得語言太“官方”了，看不懂？網(wǎng)上有一個被很多人引用的例子，即“阿里巴巴的零知識證明”，可以幫助我們理解“零知識證明”的原理。

一天，阿里巴巴被強(qiáng)盜抓住了，強(qiáng)盜向阿里巴巴拷問進(jìn)入山洞的咒語。面對強(qiáng)盜，阿里巴巴是這么想的：如果我把咒語告訴了他們，他們就會認(rèn)為我沒有價(jià)值了，就會殺了我省糧食；但如果我死活不說，他們也會認(rèn)為我沒有價(jià)值而殺了我。怎樣才能做到既讓他們確信我知道咒語，但又一丁點(diǎn)咒語內(nèi)容也不泄露給他們呢？

這的確是一個令人糾結(jié)的問題，但阿里巴巴想了一個好辦法，當(dāng)強(qiáng)盜向他拷問打開山洞石門的咒語時，他對強(qiáng)盜說：“你們在離開我一箭遠(yuǎn)的地方，用弓箭指著我，當(dāng)你們舉起右手我就念咒語打開石門，舉起左手我就念咒語關(guān)上石門，如果我做不到或逃跑，你們就用弓箭射死我?！?/p>

強(qiáng)盜們當(dāng)然會同意，因?yàn)檫@個方案不僅對他們沒有任何損失，而且還能幫助他們搞清楚阿里巴巴到底是不是真的知道咒語這個問題。阿里巴巴也沒有損失，因?yàn)樘幱谝患氐膹?qiáng)盜們聽不到他念的咒語，不必?fù)?dān)心泄露了秘密，同時他又確信自己的咒語有效，也不會發(fā)生被射死的杯具。

強(qiáng)盜舉起了右手，只見阿里巴巴的嘴動了幾下，石門果真打開了，強(qiáng)盜舉起了左手，阿里巴巴的嘴動了幾下后石門又關(guān)上了。強(qiáng)盜還是有點(diǎn)不信，說不準(zhǔn)這是巧合呢，他們不斷地?fù)Q著節(jié)奏舉右手舉左手，石門跟著他們的節(jié)奏開開關(guān)關(guān)，最后強(qiáng)盜們想，如果還認(rèn)為這只是巧合，自己未免是個傻瓜，那還是相信了阿里巴巴吧。

這樣，阿里巴巴既沒有告訴強(qiáng)盜進(jìn)入山洞石門的咒語，同時又向強(qiáng)盜們證明了，他是知識這個咒語的。

這就是零知識證明的一個重要實(shí)例。

3、原理

那么，利用了區(qū)塊鏈技術(shù)的ZCash，就是利用“零知識證明”實(shí)現(xiàn)的匿名性。

相對于ZCash來說，比特幣的轉(zhuǎn)賬并不是完全匿名的，只要知道了一個比特幣地址，任何人都可以通過https://blockexplorer.com/ 這個網(wǎng)站，查到這個地址的所有“消費(fèi)”行為和關(guān)聯(lián)。比如給誰轉(zhuǎn)了賬，又從誰（的比特幣地址）那里收到過轉(zhuǎn)賬，在以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的“賬本”上都“本本份份”地記錄著。

例如A有3個BTC，要給B轉(zhuǎn)賬1個BTC，那么在賬本上就會記錄著：A轉(zhuǎn)出了兩筆BTC，一筆為1BTC，轉(zhuǎn)給了B；另一筆為2BTC，轉(zhuǎn)給了自己。

那么利用了“零知識證明”的ZCash是怎么做到的所謂匿名呢？

ZCash的代幣為ZEC。同樣假設(shè)A有3個ZEC，要給B轉(zhuǎn)賬1個ZEC。

首先，A會將自己的1個ZEC分成若干份隨機(jī)投入一系列的“混合容器”中，指定接收方B的地址，同時混入的時候還有其他交易方輸出的若干份ZEC。這些ZEC又被混合容器隨機(jī)拆分，再從這些被拆分生成的所有的ZEC中取出合計(jì)為1ZEC的若干份，轉(zhuǎn)移到B的地址中，同時在發(fā)送的時間上也可以設(shè)置一定的延遲［3］。

其中的“混合容器”，就是一條“公有鏈”。經(jīng)過這條公有鏈一系列的“混幣”過程，就使得包括交易地址和具體金額在內(nèi)的交易信息變得無從考證了。

當(dāng)然，雖然ZCash以其匿名性使其市場熱度一度很高，但其仍面臨諸多障礙與“原罪”。

首先，要實(shí)現(xiàn)匿名性，其所需要的證明信息所花費(fèi)的計(jì)算資源就非常多，帶來了大量的資源浪費(fèi)，也導(dǎo)致了其可擴(kuò)展性面臨巨大挑戰(zhàn)。

另外，匿名性會帶來大量的額外監(jiān)管問題，一旦有不法份子利用其用戶黃、賭、毒等違法領(lǐng)域，將會給追蹤與監(jiān)管帶來非常大的挑戰(zhàn)，造成一系列社會問題。