秘密，以及如何证明它们：魔法师的零知识证明指南

任何足够先进的技术都与魔法无法区分（或者正如科幻作家阿瑟·C·克拉克所著名所说）。一个像科幻小说般进展的领域是零知识证明（或 ZKP），这是一种解决 web3 中两个关键挑战的加密工具：可扩展性 和 隐私。特别是，ZKPs 可能是降低交易费用、设计新的隐私保护应用程序的关键，从而欢迎下一个十亿加密用户。甚至在加密领域之外，ZKPs 可能会在某一天帮助安全地传输敏感数据，打击非法融资，或 打击虚假信息。

但什么是 ZKPs？许多聪明的解释已经存在，供工程师、研究人员和加密社区使用，但它们并不总是针对对加密或计算机科学经验较少的听众。即使有大量的类比可用——从 瓦尔多 到 阿里巴巴的洞穴——也不容易找到一种准确、易于理解的 ZKP 解释，全面捕捉其超能力。

因此，在这篇文章中，我结合我在加密和魔法方面的背景，探索一种新的类比：把 ZKPs 想象成一个伟大的魔术。查看下面的演示，并继续阅读有关 ZKPs 的定义特性（可扩展性和隐私）的概述——这一切是如何通过魔法进行的。

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但首先，一些背景：什么是零知识证明？

我将首先分享一个 ZKP 的高级定义（具体是一个叫做 zk-SNARK 的定义），以及它的各种属性，然后将这些属性映射到魔法的类比上。

扩展 a16z crypto 研究合作伙伴贾斯廷·塔勒（Justin Thaler）对 SNARK 的定义：“一个 zk-SNARK 让一个（称为 prover）向一个不信任的方（称为 verifier）证明他们知道一些数据，而不透露有关数据本身的任何信息。” 或者，正如 麻省理工 AIP ZK 课程 所说，“零知识协议允许我向你证明我知道一个事实，而不告诉你这个事实。”

在公共区块链的背景下，这一点令人兴奋，因为 ZKPs 可以同时保护私人信息，并允许任何人（毫无疑问地）验证信息的真实性。zk-SNARKs 也是 简洁且节省工作： “简洁性”意味着证明的大小比你证明自己知道的数据更小。“节省工作”意味着验证者验证证明的速度比分析原始数据本身要快（在以太坊上，这意味着智能合约处理的数据更少，因此用户的 gas 成本更低）。第二层区块链可以利用 zk-SNARKs 的简洁性和节省工作属性，使去中心化应用程序处理更多数据，降低成本。

总结来说，zk-SNARKs 具有两个主要属性：

• 隐私：你证明的数据（或事实或“知识”）的任何内容都不会被验证者揭示。
• 简洁性 和 节省工作： 验证证明比直接检查原始数据本身更高效。

即便这个高级描述听起来有点像谜语：一个人如何能证明他们知道某件事而不分享他们对它的知识？

让我们再来理清这个定义……这一次，使用一些魔法。

魔术作为零知识证明

简单来说，魔术表演 就是 零知识证明。在魔术表演中，魔术师声称知道一个秘密，使他们能够执行这个幻觉。但他们不想向观众揭示这个秘密——这会破坏表演。

将此扩展到 ZKPs：将 魔术师 想象成“证明者”，将他们的 观众 想象成“验证者”。一场成功的魔术表演（希望伴随着观众的惊呼和热烈的掌声）类似于一个“有效”的证明：这个把戏成功了，因此魔术师一定知道执行它的秘密。当然，如果幻觉没有成功，证明就是“无效的”：观众会失望，而魔术师可能根本不知道这个秘密方法。

因此，魔术表演展示了 ZKP 的一个属性：隐私。但是简洁性和节省工作的属性呢？让我们回到这个类比……

观众 可以 完全跳过表演，直接询问魔术师分享某个把戏的秘密方法。但魔法的秘密可能是复杂而精致的。仅仅解释一个把戏的过程，伴随着所有的细节和微妙之处，可能需要很长时间来理解，更不用提完全理解了。有时，当要求魔术师揭开他们的秘密时，魔术师可能故意 揭露一个“错误的”解决方案 给观众，引导他们走上错误的道路。如果没有亲自在自己的掌握下掌握这个把戏，观众只能不肯定这个秘密方法是否真的有效——而掌握这一切可能需要数天、数月或数年。

因此，正如直接检查秘密方法的正确性实际上是耗时且费力的 - 即使魔术师愿意向观众透露这个秘密 - ZKP 的情况也是如此。观众更快的方式是通过欣赏表演来验证秘密方法是否有效。

重新洗牌

作为快速示例，在上面的视频中，我声称知道一种秘密方法，允许我瞬间“重新洗牌”一副扑克牌。我想向你证明我有这种能力，而不透露这个方法是如何运作的。在把戏结束时展示有序的扑克牌就是一个有效的证明，我一定知道一种秘密方法来“重新洗牌”扑克牌。同时，当我展示有序的扑克牌时，你可以迅速验证我的声明，这比自己学习这个把戏要快得多。

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我希望这个类比有助于揭开零知识证明的神秘面纱。而魔术表演和魔术师隐藏秘密可以作为理解 ZKPs 关键属性的有用心理模型，即使是对于那些不是密码学研究者或工程师的人。

再一次：魔术表演实际上就是零知识证明。而零知识证明与魔法无法区分。

如果你有更多简单解释零知识或其他计算机科学、密码学或更广泛的 web3 中复杂概念的想法（尤其是使用一副扑克牌），请在 Twitter @blauyourmind 或 Farcaster @michaelblau 上与我分享！

特别感谢斯蒂芬妮·津，贾斯廷·塔勒，乔·博诺，蒂姆·粗园，盖·乌尔莱，萨姆·拉格斯代尔，马克斯·卢基安丘科夫，阿里·雅哈，卡拉·吴，杰·德雷恩；埃林·布雷绍，蒂姆·哈辛，索纳尔·乔克希。

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• 原文链接： a16zcrypto.com/posts/art...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～