引言：在剛剛過去的2020年，“數(shù)字化”三個(gè)字在年度熱詞榜單里占據(jù)了絕對(duì)重要的位置。其實(shí)早在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的那一刻起，我們就已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化階段，而互聯(lián)網(wǎng)在近幾年的突破性發(fā)展，才讓“數(shù)字化”開始了新的階段，區(qū)塊鏈的發(fā)展就是其代表之一。

人類社會(huì)的信息系統(tǒng)由單機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹行幕M織狀態(tài)，如今再次進(jìn)入到了新的去中心化時(shí)代。高度開放式的信息結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)分布讓數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、流轉(zhuǎn)變得透明，讓信息的真實(shí)性變得有保證，同時(shí)也讓隱私開始無處可逃。為了彌補(bǔ)開放系統(tǒng)帶來的隱私泄露問題，區(qū)塊鏈行業(yè)目前主要有零知識(shí)證明、環(huán)簽名、混幣、同態(tài)加密和安全多方計(jì)算五種信息加密技術(shù)。

今天，我們將通過淺析Nirvana所采用的Zk-SNARK零知識(shí)證明以及環(huán)簽名兩種加密方式，來探究不同加密技術(shù)混合使用的現(xiàn)實(shí)可操作性。

零知識(shí)證明：Nirvana提出一種基于zkSNARK算法的跨鏈交易隱私保護(hù)，打造跨鏈交易信息的保護(hù)傘

【Nirvana提出采用零知識(shí)證明Zk-SNARK，根據(jù)跨鏈交易的特殊性，提出新的跨鏈交易隱私保護(hù)方法，既能夠?qū)崿F(xiàn)跨鏈又能保障跨鏈資產(chǎn)的安全性和隱私性的解決方案。】

隨著對(duì)數(shù)據(jù)信息安全的日益重視，隱私保護(hù)在區(qū)塊鏈行業(yè)里越發(fā)重要，而在隱私保護(hù)的種種手段中，zk-SNARK零知識(shí)證明算法代表了一種簡(jiǎn)潔的非交互式零知識(shí)證明，是一種比較成熟和可行的隱私保護(hù)技術(shù)之一，因?yàn)榫哂懈玫哪涿裕恍枰湃沃醒牍?jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)中其他用戶的參與。用戶可以通過與匿名貨幣進(jìn)行交互來實(shí)現(xiàn)匿名交易， 從而有效地保護(hù)了用戶的隱私，作為先進(jìn)隱私保護(hù)技術(shù)被用于區(qū)塊鏈的支付系統(tǒng)，故在此基礎(chǔ)之上Nirvana提出了一種基于zkSNARK算法的跨鏈交易隱私保護(hù)方法。

通俗來講，零知識(shí)證明就是既證明了自己想證明的事情，同時(shí)透露給驗(yàn)證者的信息為“零”。在現(xiàn)在的區(qū)塊鏈交易中，一般用地址來表示雙方，以達(dá)到匿名的目的，但是在整個(gè)交易過程中，有一部分信息依然是可以被追溯，這也使得匿名性蕩然無存。而零知識(shí)證明正是為了解決這一問題而出現(xiàn)的技術(shù)，利用零知識(shí)證明，可以將交易雙方的交易細(xì)節(jié)隱藏起來。

跨鏈連接鏈作為轉(zhuǎn)發(fā)和驗(yàn)證跨鏈匿名交易的載體，需要有能夠驗(yàn)證跨鏈匿名交易有效性的方式。Nirvana發(fā)現(xiàn)，互聯(lián)鏈網(wǎng)絡(luò)中的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)并行區(qū)塊鏈注冊(cè)的驗(yàn)證規(guī)則來驗(yàn)證交易的有效性，同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)需要了解在每個(gè)并行區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)階段生成的公共參數(shù)，并使用這些公共參數(shù)來驗(yàn)證跨鏈匿名交易的有效性。這即為Nirvana提出的一種基于零知識(shí)證明Zk-SNARK算法的跨鏈交易隱私保護(hù)法。

環(huán)簽名：Nirvana提出為了數(shù)字資產(chǎn)的匿名性，采用一次性環(huán)簽名技術(shù)，Nirvana網(wǎng)絡(luò)維護(hù)著所有不完整密鑰映像的數(shù)據(jù)庫(kù)，而用戶的真實(shí)隱藏地址P僅能使用一次

【Nirvana環(huán)簽名通過允許事務(wù)的發(fā)起者加入組，然后將事務(wù)作為一個(gè)單元加入，而不是從單個(gè)私鑰簽名中分配私密性。此技術(shù)允許發(fā)起者進(jìn)行混合。驗(yàn)證者可以證明輸出存在，并且組的成員之一是真正的簽名者。】

如果零知識(shí)證明解決的問題是“我有一個(gè)答案，我需要向你證明我知道這個(gè)答案，但是我不能讓你知道這個(gè)答案。”那么環(huán)簽名解決的問題就是“我對(duì)你說了一句話，但你只知道這個(gè)組中的某個(gè)人對(duì)你說了這句話，而你不知道是組中哪個(gè)人說了這句話。”

環(huán)簽名技術(shù)思想，最早可以追溯到十七世紀(jì)的法國(guó)，現(xiàn)代環(huán)簽名( Ring Signature ) 方案則在2001年由Rivest、Shamir 和 Tauman 這三位密碼學(xué)家提出。環(huán)簽名方案去掉了群組管理員，不需要環(huán)成員之間的合作，簽名者利用自己的私鑰和集合中其他成員的公鑰就能獨(dú)立的進(jìn)行簽名。作為隱私保護(hù)的補(bǔ)充方式，環(huán)簽名的優(yōu)勢(shì)除了能夠?qū)灻哌M(jìn)行無條件的匿名外，環(huán)中的其他成員也不能偽造真實(shí)簽名者簽名。

Nirvana使用了一次性的環(huán)簽名技術(shù)。驗(yàn)證者可以證明輸出存在，并且組的成員之一是真正的簽名者。但是，由于每個(gè)成員具有相等的概率權(quán)重，因此他們無法確定簽名者是哪個(gè)組成員。隨著組規(guī)模的增加，每個(gè)成員成為真實(shí)簽名者的可能性降低。

同時(shí)，為了防止雙花問題的出現(xiàn)，Nirvana在每次資產(chǎn)交易中都具備了唯一的關(guān)鍵圖像，例如可以為相同的公鑰創(chuàng)造相同的key image這種操作方式。在資產(chǎn)交易中，系統(tǒng)中所有的節(jié)點(diǎn)會(huì)維護(hù)一個(gè)已見到過所有的key image集合，如果⼀筆交易的Key Image出現(xiàn)在該集合中，則被認(rèn)為是⽆效的。Nirvana正是通過獲取隱藏地址P的哈希值，并將其乘以私鑰來創(chuàng)建密鑰鏡像，創(chuàng)造不同的事務(wù)。這種機(jī)制能確保每個(gè)P都能只能使用一次，如果用戶嘗試重用密鑰，則網(wǎng)絡(luò)將會(huì)拒絕交易，確保其唯一性。

三、寫在結(jié)尾

毫不夸張地說，如今的我們完全已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，區(qū)塊鏈公鏈的發(fā)展會(huì)迎來更多的觀察者，這也就決定了它必須在架構(gòu)、效率、安全等多方面升級(jí)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，才足以滿足潛在客戶的需求。區(qū)塊鏈作為一個(gè)數(shù)據(jù)高透明度、高開放性的底層技術(shù)，透明與隱私兩者之間似乎生來就矛盾重重，但隨著環(huán)簽名、零知識(shí)證明等加密技術(shù)的發(fā)展，這兩種區(qū)塊鏈特質(zhì)也開始變得周全。

隱私保護(hù)作為一種新的行業(yè)生態(tài)，其有效性和可操作性是構(gòu)建完整區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缬^必須發(fā)展開拓的技術(shù)方向，也是未來衡量一條公鏈成熟程度的重要指標(biāo)。