萬納鏈（Venachain）是萬向區塊鏈基于PlatONE底層開源平臺，針對企業級客戶和開發者在數字化轉型程序中的實際需求，推出的自主可控的高性能聯盟鏈，已通過中國電子標準化研究院的功能與性能雙項測驗，依托萬向區塊鏈豐富的技術與生態資源，萬納鏈具備出色的關聯技術耦合能力，通過與隱私計算、物聯網、知識圖譜等技術融合，引航分布式認知技術的創新和實踐，同時，結合團隊出色的機制設計能力，萬納鏈旨在為物體經濟的數字化轉型打造可信數字底座，為企業級客戶和開發者提供隱私安全、性能優越、一鍵部署、功能豐富的綜合解決方案，
我們將通過一系列技術科普文章，幫助大家了解萬納鏈的技術特點和操作方法，今天我們一起來了解萬納鏈的密碼學方案，
本文作者：萬向區塊鏈通用架構技術部
零知識證明這個概念最早由Goldwasser、Micali和Rackoff提出的，其表達核心思想是證明者要向驗證者證明一個statement的正確性，與此同時不泄露任何額外的資訊，它具有如下三個重要的性質：
- 完備性completeness
- 合理性soundness
- 零知識性zero-knowledge
近幾年零知識證明被廣泛應用到區塊鏈中，如可驗證的外包計算、匿名證書、范圍證明、隱私密碼學貨幣等需要平衡隱私性和機密性的應用場景，它已經在隱私性和可擴展性方面成為了一個非常重要的工具，在實際應用中客戶端下載和驗證交易頻繁，因此要部署高效實用的零知識證明協議，需要該協議的證明足夠小，驗證足夠高效（small proof size and fast verification），隨著密碼學技術的不斷發展，零知識證明的落地應用層出不窮，這些優秀的專案對零知識證明的技術的實用性進行了一系列的探索：
基于UTXO模型的零知識證明協議 ：
零知識證明在密碼學貨幣上具有廣泛的應用，Zcash是zk-SNARKs的首個應用，它利用Groth16協議，實作了基于UTXO模型下交易雙方地址和金額的完全隱藏，并且能夠生成較短的高效的可驗證的證明，但是該技術需要采用CRS來構造zk-SNARK，即需要引入可信第三方來生成一組公共參考串，與此同時也引入了對可信第三方的信任問題，盡管可以利用MPC等技術實作分布式協作生成CRS，但是依然無法完全解決CRS的引入帶來的信任問題，
基于賬戶模型的零知識證明協議：
當前的區塊鏈隱私支付系統，如Zcash和Monero等，均是基于UTXO模型，而Zether協議能實作基于賬戶模型的隱私支付，且能實作交易雙方和交易金額的匿名化，該協議以智能合約的形式，方便地部署到基于賬戶模型的區塊鏈系統中，而不需要修改底層鏈的邏輯，此外AZTEC協議采用Plonk零知識證明協議，實作了基于Ethereum賬戶模型下的隱私交易，
去CRS的零知識證明協議 ：
目前在區塊鏈領域中，大部分高效可驗證的零知識證明協議都依賴于CRS，因此去CRS的零知識證明協議也是各個專案重點關注的話題，圍繞該熱議話題的主要分為兩個方向：（1）探索完全去CRS的零知識證明協議，如bulletproof利用向量內積的方法實作了范圍的證明，zk-STARK實作無需可信公共引數設定的證明，但是這兩個零知識證明協議的證明較大，驗證時間也較長，這也是完全去CRS的零知識證明協議不能被廣泛應用的一個重要原因，
CRS的可更新的零知識證明協議：
基于CRS的零知識證明協議會引入第三方信任問題，完全去CRS的零知識證明協議產生的證明較大，驗證不夠高效，因此有專案嘗試探索介于兩者直接的一種零知識證明協議，即基于可更新的結構化參考串（updatable structured reference string）的協議，如Sonic、Plonk它們支持SRS的可更新操作，這兩個協議本質上仍然是需要可信的引數設定，但是通過MPC等技術一定程度上提高了用戶對CRS安全性的信心，目前AZTEC利用Plonk協議實作了Ethereum上的隱私交易，
可擴展性的零知識證明協議：
zk Rollup是一種新型的Layer2擴容方案，將鏈上的資料放到layer2解決，用戶發送的交易，由relayer收集，生成零知識證明將發布交易后的新狀態跟之前的狀態捆綁在一起，保證用戶狀態變更的正確性，鏈上只存盤用戶狀態的merkle樹根，通過智能合約驗證零知識證明的正確性，
基于具體應用需求的零知識證明協議：
在實際中還有許多基于具體應用需求，并利用上述提及的零知識證明技術設計出的協議，如在存盤場景下，filecoin的時空證明（proof of spacetime）和復制證明（proof of replication）是利用zk-SNARKs的Succinct特性的典型案例；在公平交易的場景下，zkPoD實作零信任的去中心化公平交易系統，在不可信雙方之間進行交易，確保買賣雙方間交易的公平性，
目前零知識證明技術在實際應用中非常成熟，在我們的聯盟鏈Venachain中，我們會根據實際的場景需求，采用或設計對應的零知識證明協議來滿足我們的場景需求，
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