《锋哥论道区块链》之三区块链基础--零知识证明

1零知识证明官方定义
零知识证明，英文名为Zero-Knowledge Proof，是由S.Goldwasser、S.Micali以及C.Rackoff在20世纪80年代初提出的。它指的是证明者（被验证者）能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。零知识证明实质上是一种涉及两方或更多方的协议，即两方或更多方完成一项任务所需采取的一系列步骤[1]。
2用例子来形象阐述零知识证明
网上有一个被很多人引用的例子，即“阿里巴巴的零知识证明”，可以帮助我们理解“零知识证明”的原理。
一天，阿里巴巴被强盗抓住了，强盗向阿里巴巴拷问进入山洞的咒语。面对强盗，阿里巴巴是这么想的：如果我把咒语告诉了他们，他们就会认为我没有价值了，就会杀了我省粮食；但如果我死活不说，他们也会认为我没有价值而杀了我。怎样才能做到既让他们确信我知道咒语，但又一丁点咒语内容也不泄露给他们呢？
这的确是一个令人纠结的问题，但阿里巴巴想了一个好办法，当强盗向他拷问打开山洞石门的咒语时，他对强盗说：“你们在离开我一箭远的地方，用弓箭指着我，当你们举起右手我就念咒语打开石门，举起左手我就念咒语关上石门，如果我做不到或逃跑，你们就用弓箭射死我。”
强盗们当然会同意，因为这个方案不仅对他们没有任何损失，而且还能帮助他们搞清楚阿里巴巴到底是不是真的知道咒语这个问题。阿里巴巴也没有损失，因为处于一箭之地的强盗们听不到他念的咒语，不必担心泄露了秘密，同时他又确信自己的咒语有效，也不会发生被射死的杯具。
强盗举起了右手，只见阿里巴巴的嘴动了几下，石门果真打开了，强盗举起了左手，阿里巴巴的嘴动了几下后石门又关上了。强盗还是有点不信，说不准这是巧合呢，他们不断地换着节奏举右手举左手，石门跟着他们的节奏开开关关，最后强盗们想，如果还认为这只是巧合，自己未免是个傻瓜，那还是相信了阿里巴巴吧。这样，阿里巴巴既没有告诉强盗进入山洞石门的咒语，同时又向强盗们证明了，他是知识这个咒语的。这就是零知识证明的一个重要实例[2]。
3零知识证明原理
利用了区块链技术的ZCash，就是利用“零知识证明”实现的匿名性。相对于ZCash来说，比特币的转账并不是完全匿名的，只要知道了一个比特币地址，任何人都可以通过https://blockexplorer.com/ 这个网站，查到这个地址的所有“消费”行为和关联。比如给谁转了账，又从谁（的比特币地址）那里收到过转账，在以区块链技术为基础的“账本”上都“本本份份”地记录着。
例如A有3个BTC，要给B转账1个BTC，那么在账本上就会记录着：A转出了两笔BTC，一笔为1BTC，转给了B；另一笔为2BTC，转给了自己。
那么利用了“零知识证明”的ZCash是怎么做到的所谓匿名呢？
ZCash的代币为ZEC。同样假设A有3个ZEC，要给B转账1个ZEC。首先，A会将自己的1个ZEC分成若干份随机投入一系列的“混合容器”中，指定接收方B的地址，同时混入的时候还有其他交易方输出的若干份ZEC。这些ZEC又被混合容器随机拆分，再从这些被拆分生成的所有的ZEC中取出合计为1ZEC的若干份，转移到B的地址中，同时在发送的时间上也可以设置一定的延迟[3]。其中的“混合容器”，就是一条“公有链”。经过这条公有链一系列的“混币”过程，就使得包括交易地址和具体金额在内的交易信息变得无从考证了。当然，虽然ZCash以其匿名性使其市场热度一度很高，但其仍面临诸多障碍与“原罪”。
首先，要实现匿名性，其所需要的证明信息所花费的计算资源就非常多，带来了大量的资源浪费，也导致了其可扩展性面临巨大挑战。另外，匿名性会带来大量的额外监管问题，一旦有不法份子利用其用户黄、赌、毒等违法领域，将会给追踪与监管带来非常大的挑战，造成一系列社会问题。
4参考
[1] https://baike.baidu.com/link?url=sgRa5dn5lzrg-1_eaRX1EtZeL3XucbEADxOjoBsYRyQSV_BnLqHgusjR8QRUGGnbmCl0sQOgx7dnVz7ItSLdu7axz8BIbt57JF4qbMkBzO_xuwIeugZVabWMUijelq2SdqMZcoFZabwhaYIcIhlTQ_
[2] http://www.jianshu.com/p/d706b44b1e1e
[3] https://www.zhihu.com/question/52365546/answer/130192361