这节聊聊密码学和区块链领域非要有名的一个概念，零知识证明。
先给定义。
零知识证明的英文全称是 Zero-knowledge Proofs，简写为 ZKP ，是一种非常有用的密码学方法。证明过程涉及到两个人，一个是宣称某一命题为真的示证者( prover ) ，另一个人是确认该命题确实为真的验证者( verifier )。所谓，零知识，意味着当证明完成之后，验证者除了获得对命题正确与否的答案之外，获得的对用户数据本身的“知识”为零。
说起来有点抽象，实际看几个例子就明白了。
先举一个现实生活的例子。比如这里有一个房子，我要向你证明我有这个房子的钥匙，注意，这时候，我是示证者，而你是验证者，我需要证明的命题是“我有钥匙”，但是要保证验证成功后你对钥匙本身要“零知识”，一无所知。我有两种方式可以证明。第一种是我当着你的面把门打开，这样你可能就看见钥匙了，所以可以“证明”，但没有达成“零知识”。第二种方式，我在你看不见的情况下，把房间里面的一个椅子搬出来给你看，这样同样可以证明命题，同时最终验证者获得的关于钥匙的知识为零。
再来看第二个例子。我手中有很多张卡片，一部分上面印着0，其他的印着1，卡片看起来除了数字不同之外，其他没有区别，相同数字的卡片，看起来完全没有区别。好，这时我把这些卡片展示给你之后，请你转过身去，在从里面拿出一个0和一个1。然后，场景就有了，我是示证者，你是验证者，我想要证明的命题是“我选的这两张卡片数字是不同的”，当然，我需要保证你对卡片数字内容“零知识”的情况下证明这个命题。这时候，如果我单纯告诉你，我拿的这两张卡片的确是不同的，你未必会信，那到底要怎么用严谨的数学逻辑去证明呢？首先，我把两张卡片交给你，让你左手拿着0，右手拿着1（或者反之也可以），但是不允许你看数字。这时候需要你把卡片藏到背后，左右手交换（或者不交换）一下卡片，然后把卡片拿到胸前展示给我。这时候，我会告诉你，你有没有交换卡片，如果我能告诉你正确答案，那证明卡片的确是印着不同数字的，因为如果两张卡片一样，那么是否交换我是判断不出来的。这时你也会想，这个还是不保险，万一我是猜对的呢？所以同样的过程可以反复多次，如果每次我都能说对，你可以确信“我选的这两张卡片数字是不同的”。
这里补充一点，关于零知识证明有两个分类，一种叫做”交互式零知识证明“，英文叫做 Interactive ZKP ，第二个关于卡片的例子显然属于这一类，需要双方反复沟通多次，或者说在不断的交互中，才能达到证明的目的。另外一种就很容易猜到了，就叫”非交互式零知识证明“，Non-interactive ZKP ，第一个关于房间钥匙的例子就属于这一类，只要我出示一下椅子，就可以明我是拥有钥匙的，不需要反复沟通。”交互式零知识证明“的问题是比较明显的，不能拿出直接的证据来向任何人证明命题的成立，而是需要跟每一个验证者交互，所以应用场合就会受到限制，而”非交互式零知识证明“就没有这个问题了，区块链领域的用来保护隐私的 ZK-SNARKS 就是属于这种这种非交互式的思路。
最后看一个跟密码学相关的例子，如何证明我持有私钥。懂密码学的同学可能可以猜到，不懂的同学可以先补一下公钥密码学知识。如果我想要向你证明我是一个公钥对应的私钥的持有者，那就需要你用公钥加密任意一段只有你自己知道的信息，然后把密文发给我。如果我可以把解密后的信息发送给你，那么就可以证明我的确持有私钥。同时，整个证明过程并没有暴露私钥信息。
明白了这几个例子，对于什么是零知识证明就很清楚了。
区块链兴起之后，密码学受到更大的重视，零知识证明作为一种密码学方法，热度也提高了很多。但是零知识证明到底有什么现实意义，可以用在哪些场合呢？
以前零知识证明还有一个名字叫“最小暴露证明”，意思是可以在证明一些命题的同时，对信息进行非常好的保密，这个特点显然对保护隐私是有帮助的。例如，我现在要贷款，贷款公司要求我的月收入是大于两千元的，但是我不想暴露具体我的工资是多少，这个时候就可以用零知识证明的方式来达成。
另外在区块链上，也可以用零知识证明来达成隐藏转账信息的作用。熟悉比特币的同学知道，比特币上每一笔交易都是透明的，谁给谁转了多少钱都是公开可查的。但是，通过零知识证明技术实现的隐私币，例如 Zcash 就可以达成隐藏交易信息，但是同时能让全网验证交易合法性的效果。
Web3.0 时代是个人持有数据的时代，是隐私需求非常高的时代，这个背景下，零知识证明在很多场景下都会非常有用。
这就是对零知识证明的基本介绍了。我们要记住的是，零知识证明是一种密码学方法，示证者要在验证者对信息本身“零知识”的前提下去证明跟信息相关的某个命题是成立的。在 Web3.0 的数据经济时代，个人隐私问题尤其突出，零知识证明会大有用武之地。
参考：