以太坊:以太坊生態系統隱私用例和項目一覽

作者：Anna Rose and Will Harborne, ZK Validator創始人；翻譯：金色財經cryptonaitive

在EthCC期間，ZK Validator創始人Anna Rose和Will Harborne發表了關于以太坊隱私保護發展的演講。本文是對他們演講的深化，更深入地探討了以太坊網絡的隱私保護生態系統。它突出了涉及其中的各方，以及已經發表和即將推出的相關研究。

在深入探討以太坊隱私生態系統之前，有必要澄清一些術語。在過去的兩年中，涌現了許多“ZK”擴展解決方案，包括Rollups和橋。

這些解決方案中的大部分利用了zkSNARKs的簡潔性質，這種性質使區塊鏈能夠擴展，但并不能實現隱私。因此，盡管在命名約定和通信中使用了ZK，但大多數擴展解決方案并不提供隱私保護功能。

其他隱私保護技術，如可信執行環境（TEEs）、多方計算（MPC）和同態加密（HE）等存在，但由于其無需信任的性質，零知識證明仍然是隱私保護的前沿技術。

話雖如此，我們將探討以太坊生態系統中的幾種隱私解決方案，包括使用ZK的解決方案以及依賴不同技術的其他解決方案。

眾所周知，區塊鏈的主要用例是去中心化金融（DeFi）。與此同時，隱私應用程序的主要用例是私人轉賬。然而，在我們的研究中，我們發現去中心化身份驗證領域是以太坊整個隱私生態系統中增長最快的領域。

Dfinity創始人：以太坊Layer 2解決方案會使用戶面臨對手方安全風險:Dfinity及其互聯網計算機的創始人Dominic Williams抨擊了Polkadot和以太坊提出的第二層擴展解決方案，認為其提供了一種脫節的用戶體驗。Williams斷言，二層云會給以太坊用戶帶來摩擦點，并使他們面臨對手方的安全漏洞，他強調以太坊超過一半的節點是由亞馬遜網絡服務托管的。此外，Williams也抨擊了Polkadot即將推出的分片式平行鏈生態系統，將其中繼鏈比喻為在不同的區塊鏈之間進行調解的 \"集中式收費樞紐\"。他還批評其對分片的設想未能確保 \"智能合約之間的可替換性\"。（Cointelegraph）[2021/6/9 23:23:32]

當然，還有其他用例，比如隱私計算、游戲、隱私投票和ZKML等。

在這一部分，我們將討論專注于確保點對點轉賬隱私的項目。這個用例有兩個類別：混幣服務和dApps。盡管它們都有相同的目的，但它們確保隱私的方式是不同的。

在區塊鏈環境中，混幣服務是增強隱私的服務，可以增加交易的匿名性。它們通過將來自不同用戶的多個加密貨幣輸入組合在一起，對交易進行混淆和延遲，然后將輸出分配到與原始地址不同的地址，使得在區塊鏈上追蹤資金變得困難，并且模糊了發送者和接收者地址之間的鏈接。

Tornado Cash混幣工作原理

混幣提供的隱私程度取決于其信任模型。中心化的混幣要求用戶信任服務運營商不會濫用數據，而去中心化的混幣則使用密碼協議實現隱私，而無需依賴于中央實體。

以太坊未確認交易為128,643筆:金色財經消息，據OKLink數據顯示，以太坊未確認交易128,643筆，當前全網算力為251.35TH/s，全網難度為3.33P，當前持幣地址為49,238,767個，同比增加145,183個，24h鏈上交易量為3,158,803.07ETH，當前平均出塊時間為13s。[2020/10/28]

Tornado Cash：是基于zkSNARK的混幣服務。然而，由于受到OFAC的制裁，它已經失去了重要性。目前，以太坊生態系統中沒有其他重要的混幣服務。

然而，實現隱私轉賬的替代解決方案并不需要使用混幣服務。事實上，當前實現隱私轉賬的趨勢主要集中在第二層解決方案上。以下是一些已實現此用例的Layer 2：

Findora：Findora ZK是以太坊上的一個的增強隱私的2層解決方案，利用以太坊進行共識和驗證。它使用位于一層的以太坊智能合約中的簡潔非交互性知識參數（SNARKs）來驗證狀態轉換并確保rollup的正確性。二層賬本為支付提供了隱私，類似于Findora OG，并使用零知識證明與以太坊實現互操作性，從而實現隱私轉賬和機密交易數據。

Aztec：這是即將推出的Layer 2，提供公開和隱私智能合約執行。在二層中，開發人員可以通過使用zkSNARKs來實現隱私轉賬。Aztec 被稱為是以太坊上的第一個可編程隱私擴展。他們在設計上遠離了常見的EVM設計，使用了他們自己的編程語言Noir，以便為dApps構建者實現可編程隱私。

聲音 | 外媒：以太坊2.0代碼審計工作將在明年2月完成:據Trustnodes報道，以太坊基金會核心研究員Danny Ryan在最新的以太坊2.0進展報告中公開表示：“一切正在成為現實。” 他說安全審計公司Least Authority將對“以太坊2.0核心客戶端階段0的各項規范進行全面的安全審計，重點關注一些關鍵項目，如拒絕服務（DoS）攻擊、可能導致意外分叉/對抗鏈的資源濫用攻擊、網絡相關攻擊、任何影響資金的攻擊等等”。 Danny Ryan表示，審計的初步報告預計“將于2月初公布”，目前已接近最后階段。[2019/12/22]

Nightfall：這是由安永（Ernest & Young）與Polygon合作設計的“zk-optimistic rollup”，它使用零知識證明（ZKPs）來保持交易信息的機密性，使其適用于商業支付，并使用欺詐證明來保證正確性。

Namada：Namada是一個用于跨鏈資產的隱私PoS第一層。Namada通過IBC與Cosmos鏈進行互操作，并通過一個受信任的最小橋與以太坊進行互操作。Namada通過在多鏈中提供盡可能大的統一隱私集，豐富隱私生態，并通過為其他鏈提供隱私盾行動（privacy shielded actions）來補充這些鏈的功能。所有資產共享一個匿名集，增強了隱私保護。

隱私保護的dApps

Firn：是基于Zether的協議，可以實現存款、轉賬和提款的隱私轉賬，使用隱私保護方法。

Nucleo：是一個dApp，為資產發送提供隱私多重簽名。

確實，出現了專門用于在以太坊上提供身份隱私的應用程序。所有這些應用程序都試圖解決在線分散的身份問題，同時保留個人信息的控制和隱私。

聲音 | 比特幣開發者：Tron將在大約一年的時間內戰勝以太坊，甚至推出以太坊:據Bitcoinist報道，比特幣開發者Udi Wertheimer最近宣布了他對以太坊和Tron未來的預測，稱Tron將在大約一年的時間內戰勝以太坊，Tron甚至可能在2020年的某個時候推出以太坊。Wertheimer表示，與最大的山寨幣相比，Tron擁有更快的開發速度、更好的審查阻力和更大的交易規模。[2019/11/13]

盡管還有一些更多使用DIDs的應用程序，但使用ZKPs來保護隱私的應用程序有：

PolygonID：這個平臺的基礎是可表達的聲明標準，相比非同質化代幣（NFTs）和可驗證憑證（VCs），它具有明顯的優勢，限制了它們的表達性和可組合性，阻礙了它們的適用性。Polygon ID使用Circom ZK工具包，能夠編譯零知識密碼構造，即zkSNARKs電路，降低了復雜性并提高了效率。Polygon ID提供鏈上驗證，允許在不依賴中介的情況下進行用戶交互的私人和無信任執行。

Sismo：Sismo是一個利用零知識證明（ZKPs）和隱私保護技術的平臺，為用戶提供更大的個人數據權威。Sismo解決方案的核心是Sismo Connect，它提供平滑的一次登錄（single sign-on，SSO）過程，允許用戶選擇性地向應用程序披露個人數據，同時保持隱私。

Worldcoin：該項目旨在通過對生物特征數據進行加密和存儲來防止機器人和AI的泛濫。在需要時，系統生成一個ZKP來確認身份。該項目受到社區成員對存儲生物特征數據的隱私、道德和安全風險的關注。

動態 | 以太坊未確認交易82751筆:據Etherscan.io數據顯示，當前以太坊未確認交易數量為82751筆，較此前未確認筆數并未改善，網絡擁堵情況依舊十分嚴重。[2018/10/23]

Violet：是一組聚焦合規和身份基礎設施的架構，提供定制選項。它提供了標準化的方法，用于發布特定于各個交易的合規憑證，允許授權參與者僅進行具有權限的鏈上功能調用。Violet優先考慮數據隱私和主權，避免在鏈上存儲個人身份信息。所描述的流程和機制適用于支持各種合規制度，包括像Humanbound這樣的身份證明要求。Violet旨在成為以太坊網絡中類似OAuth功能的等效品。

Holonym：Holonym作為身份橋和混幣器運作，隱藏鏈下憑證并使其在鏈上對各種Web應用程序可訪問。這種組合的賬本、隱私增強技術和零知識證明的集成使得可以實現廣泛的用例，包括鏈上身份驗證、抗女巫、數字犯罪預防和非托管錢包恢復。這些功能對于Web3生態系統具有影響，也可能有可能增強互聯網的安全性和隱私性，解決犯罪、女巫攻擊和數據泄漏等問題。

去中心化隱私計算（DPC）是在分布式網絡中改變數據處理和計算的先進范式。

? DPC在多個節點之間實現安全和隱私的數據處理，將數據控制在其所有者的控制之下，并確保機密性。

? 這使得可以在無需信任和隱私保護的情況下進行安全協作、數據共享和計算。

此外，集成智能合約可以增強DPC的功能，通過密碼協議和零知識證明實現預定義任務的透明和自動執行，從而確保強大的隱私保證。

在以太坊網絡中，有兩個重要的協議專注于實現這一目標：Aztec和Polygon Maiden。此外，該領域還出現了一些重要的研究論文，包括以下突破：

隱私計算機制

最近有一些投票提案在各個社區引發了爭議和討論。在某些情況下，人們試圖賄賂或勸阻代幣持有人以特定方式投票。這些事件引發了區塊鏈行業對隱私投票的討論。

Nouns DAO：與Aragon合作的NounsDao已經實施了一個Aztec <> Aragon解決方案，使用了Aztec的zkDSL語言Noir。該實施方案可以實現投票和結果的匿名和機密，消除了11小時內投票問題、投票脅迫和跟風效應等問題。該提案利用了以太坊存儲證明和時間加密，以實現最小的鏈外依賴性。該過程涉及三個階段：

1、Nouns Census 使用以太坊存儲證明來證明所有權，而不泄露身份。

2、投票混淆與延遲中繼，以保持多個Noun持有者的隱私。

3、Time-Lapse加密服務用于確保投票的公平性和聚合的投票解密。

通過這種方法，Noun所有者可以證明所有權，保持投票隱私，并安全地進行隱私投票。

Cicada: 通過使用以前未在鏈上使用過的密碼原語，旨在實現投票的持續隱私計票。它利用時間鎖定謎題和同態時間鎖定謎題，實現了安全和隱私的投票，無需計數機構或其他受信任的方。

Cicada的設計旨在最小化信任，確保在區塊鏈環境中抗審查，使其成為鏈上隱私投票的實際和高效解決方案。時間鎖定謎題允許將選票提交為加密謎題，只能在預定時間后才能揭示，確保在投票過程中保持機密性。

為了防止投票操縱，選民必須在其選票旁邊提交零知識證明，證明選票的有效性。Cicada還提供將匿名選民資格協議與其組合的選項，以實現無限的選票隱私。

在鏈上游戲的擴展解決方案中存在不可否認的增長。但是，再次強調，其中大多數解決方案只是利用了SNARKs的簡潔性質。然而，游戲行業有一個用例，即將ZK的隱私屬性添加到他們的堆棧中，可以避免交易排隊等問題，從而提高用戶體驗。

Dark Forest：是一個神話般的游戲，使用ZKPs來保護隱私，是一個完全去中心化且持久的實時戰略（RTS）游戲，構建在以太坊上。

? 該游戲利用zkSNARKs來創建密碼學fog，使玩家可以保持其星球的位置和移動私密。

? 玩家提交承諾和零知識證明，證明其行動的有效性，而不泄露實際位置。

? 玩家無法檢查合約以獲取有關對手的信息，從而創建了一個具有戰略深度和新興玩家行為的不完整信息游戲設置。

另一個需要隱私的領域是DeFi。在以太坊上，出現了越來越多的隱私DeFi應用。

Panther Protocol：為用戶提供互操作的、完全抵押的數字資產，利用zkSNARK技術。它還為隱私提供了一種新穎的價格發現機制。用戶可以通過將來自任何區塊鏈的數字資產存入Panther Vaults，然后在各種DeFi應用程序中使用這些zAssets。

Railgun：利用zkSNARKs在鏈上直接實現隱私智能合約調用，而無需依賴于單獨的二層驗證者集或托管的橋。

? 通過將資金保留在主鏈內，Railgun確保更高的安全性和嚴密的隱私，防止信息泄露或污染。

? Railgun的隱私功能具有潛在的用例，包括隱私薪資服務、交易者的MEV優勢、免受審查的捐款、匿名分析以及遵守數據保護法規。

使用zkSNARKs與機器學習算法的一個好處是，在保持隱私的同時對隱私或敏感數據進行推斷。我們的2023年第二季度ZK報告強調了ZK在保護隱私方面的作用。

? ZK證明允許在隱私或敏感數據上進行機器學習推斷，同時在不暴露數據本身的情況下證明計算的準確性。

? 目前的ZK系統可能不適用于這樣的系統，未來的全同態加密（FHE）方案可能更適合。目前，沒有活躍的隱私保護ZK解決方案適用于ZKML算法。

以太坊擁有一個專注于隱私的強大和活躍社區。然而，由于對可擴展性的強調增加，隱私已經退居次要地位。我們可能會在DIDs和游戲方面看到進展，而不是在DeFi或鏈上投票方面，因為前兩個用例在強大的隱私措施方面將受益匪淺，從而使其價值主張變得可行。

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