【開發智能合約 - 密碼學系列】零知識證明Ep.1 - 益智又有趣的機制
什麼是零知識證明（Zero-knowledge proof）
是一種密碼學的概念，用於在不揭示具體信息的情況下，證明某個主張的正確性。它允許一方（稱為證明者）向另一方（稱為驗證者）證明某個陳述的真實性，而無需透露任何關於陳述的具體細節..., 這根本文字天書啊，底下讓我們用白話文來說一下唄！
「我必須向你證實我是誰，但我又不能直接告訴你我是誰...」、「傳統的證明與零知識證明，兩者都在證明一件事情，但過程卻很不一樣...」。
這些邏輯就是在詮釋零知識證明(Zero-knowledge proof)。
甚至我們之前介紹的「【認證與授權】曇花一現的OTP如何保護我們的資產」當我們收到驗證碼之後，系統根據這組驗證碼間接的識別了身分，這也是零知識驗證概念中的一種案例。
其實零知識證明早在密碼學就已經存在的一種技術，隨著區塊鏈的發展熱度而被關注，加上區塊鏈的特性，這項技術正好補足這一塊。
運作流程
經典的色盲遊戲
假設有一個色盲遊戲，其中遊戲主持人選擇一個顏色，然後玩家需要通過提問來猜測該顏色是什麼，玩家可以問主持人關於顏色的特性，例如：這個顏色是紅色的嗎？這個顏色比另一個顏色深嗎？...等問題。
這裡就可以應用零知識證明的概念。假設主持人知道答案是紅色，但玩家是色盲的，無法正確識別顏色。主持人可以使用零知識證明來證明自己確實知道答案是紅色，而不需要直接告訴玩家答案。
在這種情況下，主持人可以使用零知識證明的協議，例如zk-SNARK（Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge），通過生成證明來向玩家展示自己知道答案是紅色的事實，而不洩露任何有關答案的具體信息。
這樣，主持人可以在不揭示答案的情況下，向玩家證明自己確實知道答案是紅色，同時玩家也可以驗證主持人的證明的有效性，確信主持人並非瞎猜。
這個例子展示了零知識證明如何應用於一個經典的色盲遊戲，以證明一個事實而不揭示具體細節，從而保護隱私並確保證明的可靠性。
什麼樣的特性推進「區塊鏈」呢？
隱私性 在Web3.0的發展之下，零知識證明帶來了隱私性的特點，如果我們擁有某個數字資產但我們又不想暴露我們擁有什麼，此時就能夠用到零知識的技術，在不透漏重要關鍵訊息的前提下證明我們對資產的所有權。
擴展性 擴展性也是很重要的一環，當區塊鏈進行擴容時需要成千上萬臺機器重複進行計算工作，以達成共識協議，我們可以將一些計算工作交給零知識證明，在區塊鏈網路外部完成，而區塊鏈本身只負責共識與安全，大幅度降低了區塊鏈網路的成本，
有什麼缺陷？
● 計算量大：生成和驗證零知識證明需要大量計算，可能導致效能問題。
● 可信度問題：證明的可信度依賴於使用的庫或協議的正確性和安全性。
● 隨機性需求：某些協議需要可靠的隨機性，若不符合要求可能影響安全性。
● 特定假設限制：某些協議基於特定數學假設，若假設被破解，可能影響證明的可靠性。
● 隱私風險：在設計和實現過程中，可能存在隱私泄露的風險。
● 限制應用場景：某些場景下，證明過程可能過於耗時，限制了實用性。
結語
會介紹零知識證明主要是為了奠定未來的區塊鏈與AI訓練的基礎, 這些皆包含零知識驗證的影子, Zero-Shot Learning、Zero-Shot Classification…等興起的模型訓練方法皆提倡零知識的基礎下可以適應各個領域。
原來密碼學是如此有趣的一門章節，很多概念其實都出現在我們生活周遭，包括益智遊戲、桌遊...都可能包含密碼學的影子，甚至到了區塊鏈更是離不開它，如果我們能夠更懂它，相信除了開發軟體之外，也能帶來生活上的一些啟發，進而發展出另類的創新想法。
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擴展性也是很重要的一環，當區塊鏈進行擴容時需要成千上萬臺機器重複進行計算工作，以達成共識協議，我們可以將一些計算工作交給零知識證明，在區塊鏈網路外部完成，而區塊鏈本身只負責共識與安全，大幅度降低了區塊鏈網路的成本，
有什麼缺陷？
● 計算量大：生成和驗證零知識證明需要大量計算，可能導致效能問題。
● 可信度問題：證明的可信度依賴於使用的庫或協議的正確性和安全性。
● 隨機性需求：某些協議需要可靠的隨機性，若不符合要求可能影響安全性。
● 特定假設限制：某些協議基於特定數學假設，若假設被破解，可能影響證明的可靠性。
● 隱私風險：在設計和實現過程中，可能存在隱私泄露的風險。
● 限制應用場景：某些場景下，證明過程可能過於耗時，限制了實用性。
結語
會介紹零知識證明主要是為了奠定未來的區塊鏈與AI訓練的基礎, 這些皆包含零知識驗證的影子, Zero-Shot Learning、Zero-Shot Classification…等興起的模型訓練方法皆提倡零知識的基礎下可以適應各個領域。
原來密碼學是如此有趣的一門章節，很多概念其實都出現在我們生活周遭，包括益智遊戲、桌遊...都可能包含密碼學的影子，甚至到了區塊鏈更是離不開它，如果我們能夠更懂它，相信除了開發軟體之外，也能帶來生活上的一些啟發，進而發展出另類的創新想法。
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