zero-knowledge proofs

去中心化身份：解锁互操作性和用户控制 | Patrick Young - Galxe

该视频的核心内容是介绍 Galaxy 的去中心化身份协议 (Galaxy Identity Protocol)，以及它如何解决传统中心化身份解决方案的问题，并为用户提供隐私、安全和高效的身份管理。 **关键论据和信息：** * **中心化身份的弊端：** 依赖 Google、Apple 等中心化机构，用户数据存在被滥用或泄露的风险，且每次注册新平台都需要重复输入个人信息，扩大了风险面。 * **Galaxy Identity Protocol：** 一种统一的解决方案，利用零知识证明 (Zero-Knowledge Proofs, ZKP) 和链上/链下工具，为用户创建一个可在多个生态系统中使用的身份档案。 * **自托管身份：** 用户拥有对自己身份信息的完全控制权，可以选择性地分享信息，满足不同平台的需求，而无需暴露所有敏感数据。 * **技术构成：** 身份协议包含四个关键部分：凭证持有者 (Holder)、发行者 (Issuer)、验证者 (Verifier) 和凭证类型 (Credential Type)。 * **凭证的定义：** 凭证由上下文 (Context) 和类型 (Type) 组成，例如“年龄是否大于 21 岁”是上下文，“是/否”是类型。 * **区块链无关性：** 该协议支持约 70 个不同的区块链网络，确保用户体验的统一性，避免被限制在特定生态系统中。 * **零知识证明的优势：** 通过 ZKP，用户可以在不泄露全部信息的情况下，证明自己满足特定条件，例如在不透露具体游戏数据的情况下，证明自己在某款游戏中拥有高等级。 * **互操作性的重要性：** 为了与 Google、Apple 等传统身份解决方案竞争，必须降低用户的使用门槛，实现无缝体验，才能吸引更多用户。 * **未来展望：** Galaxy 致力于扩展其身份协议的应用范围，覆盖更多生态系统和区块链网络，最终实现数据所有权的回归。

ZK白板系列 - 模块11： ZKSwap

在本期视频中，Brendan与Henry讨论了Penumbra，一个跨链的去中心化交易所（DEX），并深入探讨了其核心功能和设计理念。Penumbra结合了跨链通信、隐私保护和去中心化交易的特点，旨在为用户提供更安全和私密的交易体验。 **核心内容概括：** Penumbra是一个跨链的去中心化交易所，具备隐私保护功能，允许用户在不同区块链之间进行资产交易而不暴露交易细节。其设计灵感来源于Zcash，采用了零知识证明技术，确保交易的隐私性。 **关键论据和信息：** 1. **跨链兼容性**：Penumbra原生支持IBC（跨链通信协议），允许不同区块链之间安全地传递信息和资产，用户可以在多个链上进行交易而无需额外的信任假设。 2. **隐私保护**：Penumbra采用Zcash风格的隐私池，用户的资产和交易金额对外部观察者是不可见的，只有用户自己能够知道其资产的具体情况。通过零知识证明，用户可以在不泄露任何敏感信息的情况下完成交易。 3. **去中心化交易所（DEX）设计**：Penumbra的DEX设计允许用户以批量方式进行交易，交易对的输入金额在提交时被加密，只有在交易被确认后，所有输入金额才会被解密并汇总。这种设计不仅提高了隐私性，还减少了交易被抢跑交易（front-running）和尾随交易（back-running）的风险。 4. **交易流程**：用户首先创建一个交换NFT（非同质化代币），然后将其提交到链上。交易的输入金额在多个用户的交易中被批量处理，最终用户可以根据其贡献获得相应的输出金额。 5. **长期隐私保护**：通过将交易过程中的输入和输出与NFT绑定，Penumbra确保用户的交易细节在长期内保持私密，只有在交易对被公开时才会暴露交易对的基本信息。 总的来说，Penumbra通过创新的设计和技术，提供了一种新的方式来实现跨链交易的隐私保护，展现了零知识证明在实际应用中的潜力。Henry还提到，用户可以通过访问penumbra.zone了解更多信息，并参与测试网活动。

ZK白板系列 - 模块九：zkRollups

在这段视频中，Bobin和Barry Whitehead讨论了ZK Rollups（零知识汇总），这是区块链扩展的一种方法。视频的核心内容围绕着Rollups的定义、必要性以及其工作原理展开。 ### 核心内容概括 Rollups是一种通过将大量交易打包到一个区块中来提高区块链交易处理能力的技术。它们通过使用零知识证明（ZKP）或欺诈证明来确保交易的有效性，从而减轻了每个节点的计算负担。Rollups的主要目标是提高区块链的可扩展性，同时保持安全性。 ### 关键论据和信息 1. **Rollups的定义与必要性**： - Rollups通过将多个交易合并为一个，减少了每个节点需要验证的交易数量，从而提高了区块链的处理能力。 - 传统区块链的交易处理能力有限，Rollups可以有效解决这一问题。 2. **有效性与数据可用性**： - Rollups需要确保交易的有效性（通过ZKP或欺诈证明）和数据的可用性（确保用户能够访问最新状态）。 - 数据可用性是确保用户能够进行后续交易和提款的关键。 3. **L1与L2的交互**： - Rollups在Layer 1（L1）上提交状态转移的证明和交易数据，以确保交易的有效性和可用性。 - L1的安全性为Rollups提供了保障，确保用户资金的安全和交易不被审查。 4. **多种Rollup类型**： - ZK Rollups和Optimistic Rollups是两种主要类型，前者使用零知识证明，后者依赖于欺诈证明。 - ZK Rollups在处理复杂智能合约时面临更多挑战，但它们提供了更高的安全性和效率。 5. **未来展望**： - 未来的扩展计划包括Ethereum的EIP-4844提案，旨在显著提高数据可用性。 - 通过不同的Rollup实现和多样化的客户端实现，能够增强系统的安全性和抗审查能力。 总之，ZK Rollups为区块链的可扩展性提供了一种有效的解决方案，能够在保持安全性的同时，显著提高交易处理能力。随着技术的发展，Rollups将继续在区块链生态系统中发挥重要作用。

ZK白板系列 - 模块七：零知识虚拟机（zkVM）

本视频讨论了零知识虚拟机（ZKVM）的概念及其与传统零知识证明方法的区别。以下是视频的核心内容和关键论据总结： 1. **核心内容概括**： - 零知识虚拟机（ZKVM）提供了一种便捷的方式，使开发者能够编写高层次程序并执行，同时生成输出和证明，而无需深入了解零知识证明的细节。 - ZKVM与传统的电路方法（如SNARK和STARK）相比，具有更高的灵活性和可扩展性，能够处理任意程序。 2. **关键论据和信息**： - **电路与ZKVM的区别**：传统的零知识证明依赖于特定的电路来生成证明，而ZKVM则将程序本身视为电路，允许更灵活的执行。 - **执行模型**：ZKVM使用执行跟踪（execution trace）来表示程序的状态变化，并通过查找参数（lookup arguments）来连接不同的执行部分。 - **控制流管理**：通过Merkle化抽象语法树（MAST），ZKVM能够有效管理程序的控制流，允许选择性地揭示程序的部分内容，而不是全部。 - **设计选择**：在构建ZKVM时，开发者需要在指令集架构、证明系统（如SNARK或STARK）和内存管理等方面做出多种设计选择，以优化性能和效率。 - **效率与复杂性**：ZKVM的设计虽然复杂，但通过使用专门的电路和处理器（如哈希处理器和位运算处理器），可以显著提高零知识证明的效率。 总之，视频深入探讨了零知识虚拟机的工作原理、设计选择及其在区块链和智能合约中的应用潜力，强调了其在处理复杂程序时的灵活性和效率。

ZK白板系列 - 第四模块：SNARKs 与 STARKs

在这段视频中，Brendan和Boban讨论了Starks（可扩展透明知识论证）这一零知识证明系统的基本概念和技术细节。视频的核心内容包括Starks与Snarks的区别、Starks的工作原理以及其在区块链应用中的重要性。 ### 核心内容概括： 1. **Starks的定义与特点**： - Starks是一个零知识证明系统，强调可扩展性和透明性，不需要可信的设置。 - 与Snarks相比，Starks不需要对程序描述进行预处理，且可以是交互式或非交互式的。 2. **关键技术概念**： - **算术化（Arithmetization）**：将程序转换为多项式的过程，使得证明系统能够理解和生成证明。 - **多项式承诺方案（Polynomial Commitment Scheme）**：用于承诺多项式并验证其特定性质的技术，Starks通常使用FRI（快速读-所罗门交互式预言机证明）来实现。 3. **FRI的工作原理**： - FRI通过将多项式的评估值逐步减少到较小的规模，允许验证者通过查询少量点来验证多项式的性质，从而保持证明的简洁性和高效性。 ### 关键论据与信息： - **Starks与Snarks的区别**： - Starks强调可扩展性（Scalable）和透明性（Transparent），而Snarks则强调简洁性（Succinct）和可能需要可信的设置。 - **算术化的过程**： - 通过将程序转换为执行轨迹矩阵，进一步转化为多项式，并通过约束确保状态转移的有效性。 - **FRI的优势**： - FRI允许在不发送整个多项式的情况下，通过查询少量点来验证多项式的性质，从而实现高效的证明。 - **应用场景**： - Starks在区块链中的应用，尤其是在需要高效和安全的交易验证时，展现出其独特的优势。 总的来说，视频深入探讨了Starks的技术细节及其在零知识证明中的重要性，为观众提供了对这一复杂主题的清晰理解。