第3课

区块链中的隐私技术-零知识证明

PET的设计理念是让用户对个人数据拥有更多控制权,并降低身份盗窃、监视和数据泄露的风险。

隐私增强技术简介

目标和用例

隐私增强技术(PET)是一组工具、方法和策略,目的是在各种场景中(如在线通信、金融交易和身份管理)保护人们及其数据的隐私。PET的设计理念是让用户对个人数据拥有更多控制权,并降低身份盗窃、监视和数据泄露的风险。

PET的一些典型用例包括:

  • 匿名:在在线聊天或交易过程中,PET可以帮助用户保持身份匿名,防止被监视、追踪,以及身份盗窃。
  • 数据安全:通过PET对敏感数据进行加密和安全保护,可以防止非法访问、修改和盗窃。
  • 身份管理:PET可用于管理和保护数字身份,确保个人数据仅与有需要的人分享,并防止欺诈和身份盗窃。
  • 安全通信:PET可用于提供私密和安全的通信渠道,不容易被监听和拦截。

分层隐私方法

为了给消费者提供高水平的隐私和安全性,隐私增强技术经常采用分层隐私方法。“分层”隐私的目的是结合多种隐私增强方法和技术,提供更完整可靠的隐私解决方案。

例如,在在线聊天和进行金融交易时,为给消费者提供高水平的隐私和匿名性,可采用的分层隐私策略可能包括使用VPN、具有端到端加密功能的聊天软件和隐私代币。

当单个隐私增强技术无法充分保护用户隐私时,分层隐私策略便能很好地发挥功效。用户可以通过结合多个隐私增强技术来构建更完整、更强大的隐私解决方案,使其更难被破解。

零知识证明(ZKP)

定义和历史

零知识证明(ZKP)是一种加密协议,使一方(证明者)能够向另一方(验证者)证明他们掌握某些知识或信息,而无需透露信息本身。

《交互式证明系统的知识复杂度》是由Shafi Goldwasser、Silvio Micali和Charles Rackoff于1985年发表的一项研究,其首次提出了ZKP的概念。从那时起,ZKP便发展成为当代密码学中的一个重要工具,并被应用于多个领域,如安全投票系统、加密货币交易和数字实名认证。ZKP使用复杂的数学算法来生成可验证且不可否认的证明。由于不可能通过计算区分真实证据和伪造证据,这些证明在计算上难以被区分。

ZKP在加密货币领域的使用是其最广为人知的一种使用方式。一些加密货币(如Zcash)使用ZKP为消费者提供高水平的交易隐私和匿名性。通过ZKP,用户可以证明他们拥有一定数量的比特币,而不透露自己的身份或发送的比特币数量。

ZK-SNARK和ZK-STARK

近年来,受到最多关注和应用的零知识证明形式是ZK-SNARK(零知识简洁非交互式知识论证)和ZK-STARK(零知识可扩展透明知识论证)。

ZK-SNARK是ZKP的一种形式,它使证明者能够在不透露更多细节的情况下证明他们熟悉某个知识。在加密货币领域,ZK-SNARK被用于提供交易隐私和匿名性。Zcash加密货币便是其中一个例子。加密短信和数字实名认证等也使用ZK-SNARK技术。

ZK-STARK则是ZKP技术的最新发展。它们提供可扩展、透明和有效的零知识证明,非常适合应用于区块链等大规模并行系统。不同于ZK-SNARK,ZK-STARK不需要可信设置,这可能是某些系统中可能存在的一个潜在弱点。而ZK-STARK目前的效率低于ZK-SNARK,需要更多的算力来生成证明。

无论是ZK-STARK还是ZK-SNARK,都在密码学领域有着重要的应用,预计它们将在未来继续对私密安全系统的创建产生重大影响。

区块链中的应用

区块链技术在零知识证明(ZKP)方面有几个重要的应用,尤其是在隐私和可扩展性方面,主要包括:

  1. 私密交易: ZKP是一种可用于实现私密的加密货币交易的工具。加密货币Zcash利用ZK-SNARK技术让用户执行交易,而无需透露交易的任何细节(如转账金额或相关人员的身份)。

  2. 保护隐私的智能合约:ZKP可以实现具有隐私保护的智能合约,使智能合约能够在不向直接参与人以外的任何人披露任何交易信息的情况下执行。

  3. 可扩展性:ZKP可以增加区块链的可扩展性。通过减少需要存储在区块链上的数据量,ZKP可以帮助减小区块链的大小并增强其可扩展性。

  4. 真实性验证和身份确认:ZKP可用于验证数据的真实性或确认个人的身份,而无需披露更多信息。这可以减少欺诈和非法访问,同时增强基于区块链的系统的安全性。
    总而言之,ZKP为区块链技术提供了许多重要的应用,尤其是在可扩展性和隐私方面。随着区块链行业的扩大和变革,ZKP将发挥更重要的作用,为创建私密安全的基于区块链的系统做出贡献。

其他隐私增强技术

混币技术(CoinJoin、TumbleBit等)

混币的目标是增强加密货币交易的隐私性和匿名性。混币的主要理念是将多个交易合并成一个交易,从而难以追踪资金流动并将特定交易与具体的用户联系起来。混币技术有多种形式,包括CoinJoin和TumbleBit。用户可以通过CoinJoin将多笔交易组合成一个交易,从而难以识别资金的原始发送者和接收者。TumbleBit采用更复杂的混币过程,使用多个服务器来创建匿名交易。

虽然CoinJoin和TumbleBit都有各种限制,但二者都可以提高比特币交易的保密性和匿名性。例如,CoinJoin需要较高程度的用户协调,这可能具有挑战性。而TumbleBit的效率可能较低,因为其复杂程度更高,且需要多台服务器。

保密交易

保密交易是另一种隐私增强技术,可以增强比特币交易的保密性。保密交易的基本原则是隐藏交易金额,同时使交易能够得到认证。在典型的比特币交易中,交易金额是公开显示在区块链上的。但通过使用一种称为同态加密的密码学技术,保密交易可以隐藏交易金额。换句话说,经过加密处理后,该笔交易可以在不透露真实金额的情况下被验证为合法。保密交易可以通过隐藏交易价值来帮助保护用户金融交易的隐私和机密性。在用户不希望其他人知道他们发送或接收了多少钱的情况下(如商业交易或慈善捐赠),这一点非常重要。

Mimblewimble协议

Mimblewimble隐私增强技术最初于2016年提出,致力于提高比特币交易的私密性和可扩展性。该协议的目标是使交易难以被追踪,因此它以《哈利·波特》中的一个拗口的咒语命名就非常说的通了。

Mimblewimble的基本概念包括我们之前提到的保密交易和一种名为”cut-through”的方法,该方法可以从区块链中删除过时的交易数据,从而提高可扩展性,减小区块链的大小。

在Mimblewimble中使用CoinJoin使交易能够被聚合和“盲化”。这意味着许多交易被合并为单个交易,从而难以将特定交易与特定用户关联起来。此外,盲化过程还可以进行私密交易,隐藏交易金额。

洋葱路由和Tor集成

互联网数据(包括加密货币交易)可以使用一种称为“洋葱路由”的隐私增强技术进行匿名化处理。为了使网络数据难以追踪到其来源,洋葱路由基本上是跨多个节点进行路由。

洋葱路由是指使用多个不同级别的加密方式对网络通信进行加密,类似于一个洋葱的结构。当流量通过每个节点并最终到达其目的地时,每一层都被剥离,使得截获通信的任何人都很难确定其源头、目标或内容。

通过使用洋葱路由和著名的匿名通信系统Tor网络,用户的IP地址和网页浏览活动可以被隐藏起来。用户可以通过将Tor与钱包或节点连接在一起,进行匿名的比特币交易,而无需披露其IP地址。

对于关注隐私和安全的用户来说,可以将Tor与比特币钱包和节点进行整合,可以帮助保护用户免受窥探、审查或黑客攻击。需要注意的是,使用Tor进行比特币交易也具有一定劣势,如导致网络拥塞或交易时间变慢。此外,出于安全考虑,某些比特币交易所或服务可能会限制Tor。

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第3课

区块链中的隐私技术-零知识证明

PET的设计理念是让用户对个人数据拥有更多控制权,并降低身份盗窃、监视和数据泄露的风险。

隐私增强技术简介

目标和用例

隐私增强技术(PET)是一组工具、方法和策略,目的是在各种场景中(如在线通信、金融交易和身份管理)保护人们及其数据的隐私。PET的设计理念是让用户对个人数据拥有更多控制权,并降低身份盗窃、监视和数据泄露的风险。

PET的一些典型用例包括:

  • 匿名:在在线聊天或交易过程中,PET可以帮助用户保持身份匿名,防止被监视、追踪,以及身份盗窃。
  • 数据安全:通过PET对敏感数据进行加密和安全保护,可以防止非法访问、修改和盗窃。
  • 身份管理:PET可用于管理和保护数字身份,确保个人数据仅与有需要的人分享,并防止欺诈和身份盗窃。
  • 安全通信:PET可用于提供私密和安全的通信渠道,不容易被监听和拦截。

分层隐私方法

为了给消费者提供高水平的隐私和安全性,隐私增强技术经常采用分层隐私方法。“分层”隐私的目的是结合多种隐私增强方法和技术,提供更完整可靠的隐私解决方案。

例如,在在线聊天和进行金融交易时,为给消费者提供高水平的隐私和匿名性,可采用的分层隐私策略可能包括使用VPN、具有端到端加密功能的聊天软件和隐私代币。

当单个隐私增强技术无法充分保护用户隐私时,分层隐私策略便能很好地发挥功效。用户可以通过结合多个隐私增强技术来构建更完整、更强大的隐私解决方案,使其更难被破解。

零知识证明(ZKP)

定义和历史

零知识证明(ZKP)是一种加密协议,使一方(证明者)能够向另一方(验证者)证明他们掌握某些知识或信息,而无需透露信息本身。

《交互式证明系统的知识复杂度》是由Shafi Goldwasser、Silvio Micali和Charles Rackoff于1985年发表的一项研究,其首次提出了ZKP的概念。从那时起,ZKP便发展成为当代密码学中的一个重要工具,并被应用于多个领域,如安全投票系统、加密货币交易和数字实名认证。ZKP使用复杂的数学算法来生成可验证且不可否认的证明。由于不可能通过计算区分真实证据和伪造证据,这些证明在计算上难以被区分。

ZKP在加密货币领域的使用是其最广为人知的一种使用方式。一些加密货币(如Zcash)使用ZKP为消费者提供高水平的交易隐私和匿名性。通过ZKP,用户可以证明他们拥有一定数量的比特币,而不透露自己的身份或发送的比特币数量。

ZK-SNARK和ZK-STARK

近年来,受到最多关注和应用的零知识证明形式是ZK-SNARK(零知识简洁非交互式知识论证)和ZK-STARK(零知识可扩展透明知识论证)。

ZK-SNARK是ZKP的一种形式,它使证明者能够在不透露更多细节的情况下证明他们熟悉某个知识。在加密货币领域,ZK-SNARK被用于提供交易隐私和匿名性。Zcash加密货币便是其中一个例子。加密短信和数字实名认证等也使用ZK-SNARK技术。

ZK-STARK则是ZKP技术的最新发展。它们提供可扩展、透明和有效的零知识证明,非常适合应用于区块链等大规模并行系统。不同于ZK-SNARK,ZK-STARK不需要可信设置,这可能是某些系统中可能存在的一个潜在弱点。而ZK-STARK目前的效率低于ZK-SNARK,需要更多的算力来生成证明。

无论是ZK-STARK还是ZK-SNARK,都在密码学领域有着重要的应用,预计它们将在未来继续对私密安全系统的创建产生重大影响。

区块链中的应用

区块链技术在零知识证明(ZKP)方面有几个重要的应用,尤其是在隐私和可扩展性方面,主要包括:

  1. 私密交易: ZKP是一种可用于实现私密的加密货币交易的工具。加密货币Zcash利用ZK-SNARK技术让用户执行交易,而无需透露交易的任何细节(如转账金额或相关人员的身份)。

  2. 保护隐私的智能合约:ZKP可以实现具有隐私保护的智能合约,使智能合约能够在不向直接参与人以外的任何人披露任何交易信息的情况下执行。

  3. 可扩展性:ZKP可以增加区块链的可扩展性。通过减少需要存储在区块链上的数据量,ZKP可以帮助减小区块链的大小并增强其可扩展性。

  4. 真实性验证和身份确认:ZKP可用于验证数据的真实性或确认个人的身份,而无需披露更多信息。这可以减少欺诈和非法访问,同时增强基于区块链的系统的安全性。
    总而言之,ZKP为区块链技术提供了许多重要的应用,尤其是在可扩展性和隐私方面。随着区块链行业的扩大和变革,ZKP将发挥更重要的作用,为创建私密安全的基于区块链的系统做出贡献。

其他隐私增强技术

混币技术(CoinJoin、TumbleBit等)

混币的目标是增强加密货币交易的隐私性和匿名性。混币的主要理念是将多个交易合并成一个交易,从而难以追踪资金流动并将特定交易与具体的用户联系起来。混币技术有多种形式,包括CoinJoin和TumbleBit。用户可以通过CoinJoin将多笔交易组合成一个交易,从而难以识别资金的原始发送者和接收者。TumbleBit采用更复杂的混币过程,使用多个服务器来创建匿名交易。

虽然CoinJoin和TumbleBit都有各种限制,但二者都可以提高比特币交易的保密性和匿名性。例如,CoinJoin需要较高程度的用户协调,这可能具有挑战性。而TumbleBit的效率可能较低,因为其复杂程度更高,且需要多台服务器。

保密交易

保密交易是另一种隐私增强技术,可以增强比特币交易的保密性。保密交易的基本原则是隐藏交易金额,同时使交易能够得到认证。在典型的比特币交易中,交易金额是公开显示在区块链上的。但通过使用一种称为同态加密的密码学技术,保密交易可以隐藏交易金额。换句话说,经过加密处理后,该笔交易可以在不透露真实金额的情况下被验证为合法。保密交易可以通过隐藏交易价值来帮助保护用户金融交易的隐私和机密性。在用户不希望其他人知道他们发送或接收了多少钱的情况下(如商业交易或慈善捐赠),这一点非常重要。

Mimblewimble协议

Mimblewimble隐私增强技术最初于2016年提出,致力于提高比特币交易的私密性和可扩展性。该协议的目标是使交易难以被追踪,因此它以《哈利·波特》中的一个拗口的咒语命名就非常说的通了。

Mimblewimble的基本概念包括我们之前提到的保密交易和一种名为”cut-through”的方法,该方法可以从区块链中删除过时的交易数据,从而提高可扩展性,减小区块链的大小。

在Mimblewimble中使用CoinJoin使交易能够被聚合和“盲化”。这意味着许多交易被合并为单个交易,从而难以将特定交易与特定用户关联起来。此外,盲化过程还可以进行私密交易,隐藏交易金额。

洋葱路由和Tor集成

互联网数据(包括加密货币交易)可以使用一种称为“洋葱路由”的隐私增强技术进行匿名化处理。为了使网络数据难以追踪到其来源,洋葱路由基本上是跨多个节点进行路由。

洋葱路由是指使用多个不同级别的加密方式对网络通信进行加密,类似于一个洋葱的结构。当流量通过每个节点并最终到达其目的地时,每一层都被剥离,使得截获通信的任何人都很难确定其源头、目标或内容。

通过使用洋葱路由和著名的匿名通信系统Tor网络,用户的IP地址和网页浏览活动可以被隐藏起来。用户可以通过将Tor与钱包或节点连接在一起,进行匿名的比特币交易,而无需披露其IP地址。

对于关注隐私和安全的用户来说,可以将Tor与比特币钱包和节点进行整合,可以帮助保护用户免受窥探、审查或黑客攻击。需要注意的是,使用Tor进行比特币交易也具有一定劣势,如导致网络拥塞或交易时间变慢。此外,出于安全考虑,某些比特币交易所或服务可能会限制Tor。

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