以太坊生態(tài)隱私項(xiàng)目圖覽

前言

在EthCC期間，ZK Validator創(chuàng)始人Anna Rose和Will Harborne發(fā)表了關(guān)于以太坊隱私保護(hù)發(fā)展的演講。本文是對(duì)他們演講的深化，更深入地探討了以太坊網(wǎng)絡(luò)的隱私保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。它突出了涉及其中的各方，以及已經(jīng)發(fā)表和即將推出的相關(guān)研究。

隱私是否與ZK相同？

在深入探討以太坊隱私生態(tài)系統(tǒng)之前，有必要澄清一些術(shù)語。在過去的兩年中，涌現(xiàn)了許多“ZK”擴(kuò)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(jiǎn)潔性質(zhì)，這種性質(zhì)使區(qū)塊鏈能夠擴(kuò)展，但并不能實(shí)現(xiàn)隱私。因此，盡管在命名約定和通信中使用了ZK，但大多數(shù)擴(kuò)展解決方案并不提供隱私保護(hù)功能。

其他隱私保護(hù)技術(shù)，如可信執(zhí)行環(huán)境（TEEs）、多方計(jì)算（MPC）和同態(tài)加密（HE）等存在，但由于其無需信任的性質(zhì)，零知識(shí)證明仍然是隱私保護(hù)的前沿技術(shù)。

話雖如此，我們將探討以太坊生態(tài)系統(tǒng)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(shù)的其他解決方案。

以太坊當(dāng)前的隱私用例是什么？

眾所周知，區(qū)塊鏈的主要用例是去中心化金融（DeFi）。與此同時(shí)，隱私應(yīng)用程序的主要用例是私人轉(zhuǎn)賬。然而，在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)去中心化身份驗(yàn)證領(lǐng)域是以太坊整個(gè)隱私生態(tài)系統(tǒng)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。

當(dāng)然，還有其他用例，比如隱私計(jì)算、游戲、隱私投票和ZKML等。

以太坊上的隱私轉(zhuǎn)賬

在這一部分，我們將討論專注于確保點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)賬隱私的項(xiàng)目。這個(gè)用例有兩個(gè)類別：混幣服務(wù)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。

混幣服務(wù)

在區(qū)塊鏈環(huán)境中，混幣服務(wù)是增強(qiáng)隱私的服務(wù)，可以增加交易的匿名性。它們通過將來自不同用戶的多個(gè)加密貨幣輸入組合在一起，對(duì)交易進(jìn)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(qū)塊鏈上追蹤資金變得困難，并且模糊了發(fā)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(wù)運(yùn)營(yíng)商不會(huì)濫用數(shù)據(jù)，而去中心化的混幣則使用密碼協(xié)議實(shí)現(xiàn)隱私，而無需依賴于中央實(shí)體。

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

Layer 2s

然而，實(shí)現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)賬的替代解決方案并不需要使用混幣服務(wù)。事實(shí)上，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)賬的趨勢(shì)主要集中在第二層解決方案上。以下是一些已實(shí)現(xiàn)此用例的Layer 2：

Findora：Findora ZK是以太坊上的一個(gè)的增強(qiáng)隱私的2層解決方案，利用以太坊進(jìn)行共識(shí)和驗(yàn)證。它使用位于一層的以太坊智能合約中的簡(jiǎn)潔非交互性知識(shí)參數(shù)（SNARKs）來驗(yàn)證狀態(tài)轉(zhuǎn)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(shí)證明與以太坊實(shí)現(xiàn)互操作性，從而實(shí)現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)賬和機(jī)密交易數(shù)據(jù)。

Aztec：這是即將推出的Layer 2，提供公開和隱私智能合約執(zhí)行。在二層中，開發(fā)人員可以通過使用zkSNARKs來實(shí)現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)賬。Aztec 被稱為是以太坊上的第一個(gè)可編程隱私擴(kuò)展。他們?cè)谠O(shè)計(jì)上遠(yuǎn)離了常見的EVM設(shè)計(jì)，使用了他們自己的編程語言Noir，以便為dApps構(gòu)建者實(shí)現(xiàn)可編程隱私。

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

隱私Layer1（Shielded Pool）

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

隱私保護(hù)的dApps

Firn：是基于Zether的協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)存款、轉(zhuǎn)賬和提款的隱私轉(zhuǎn)賬，使用隱私保護(hù)方法。

Nucleo：是一個(gè)dApp，為資產(chǎn)發(fā)送提供隱私多重簽名。

隱私ID

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

盡管還有一些更多使用DIDs的應(yīng)用程序，但使用ZKPs來保護(hù)隱私的應(yīng)用程序有：

PolygonID：這個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)是可表達(dá)的聲明標(biāo)準(zhǔn)，相比非同質(zhì)化代幣（NFTs）和可驗(yàn)證憑證（VCs），它具有明顯的優(yōu)勢(shì)，限制了它們的表達(dá)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(shí)密碼構(gòu)造，即zkSNARKs電路，降低了復(fù)雜性并提高了效率。Polygon ID提供鏈上驗(yàn)證，允許在不依賴中介的情況下進(jìn)行用戶交互的私人和無信任執(zhí)行。

Sismo：Sismo是一個(gè)利用零知識(shí)證明（ZKPs）和隱私保護(hù)技術(shù)的平臺(tái)，為用戶提供更大的個(gè)人數(shù)據(jù)權(quán)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(yīng)用程序披露個(gè)人數(shù)據(jù)，同時(shí)保持隱私。

Worldcoin：該項(xiàng)目旨在通過對(duì)生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和存儲(chǔ)來防止機(jī)器人和AI的泛濫。在需要時(shí)，系統(tǒng)生成一個(gè)ZKP來確認(rèn)身份。該項(xiàng)目受到社區(qū)成員對(duì)存儲(chǔ)生物特征數(shù)據(jù)的隱私、道德和安全風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注。

Violet：是一組聚焦合規(guī)和身份基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)，提供定制選項(xiàng)。它提供了標(biāo)準(zhǔn)化的方法，用于發(fā)布特定于各個(gè)交易的合規(guī)憑證，允許授權(quán)參與者僅進(jìn)行具有權(quán)限的鏈上功能調(diào)用。Violet優(yōu)先考慮數(shù)據(jù)隱私和主權(quán)，避免在鏈上存儲(chǔ)個(gè)人身份信息。所描述的流程和機(jī)制適用于支持各種合規(guī)制度，包括像Humanbound這樣的身份證明要求。Violet旨在成為以太坊網(wǎng)絡(luò)中類似OAuth功能的等效品。

Holonym：Holonym作為身份橋和混幣器運(yùn)作，隱藏鏈下憑證并使其在鏈上對(duì)各種Web應(yīng)用程序可訪問。這種組合的賬本、隱私增強(qiáng)技術(shù)和零知識(shí)證明的集成使得可以實(shí)現(xiàn)廣泛的用例，包括鏈上身份驗(yàn)證、抗女巫、數(shù)字犯罪預(yù)防和非托管錢包恢復(fù)。這些功能對(duì)于Web3生態(tài)系統(tǒng)具有影響，也可能有可能增強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)的安全性和隱私性，解決犯罪、女巫攻擊和數(shù)據(jù)泄漏等問題。

隱私計(jì)算

去中心化隱私計(jì)算（DPC）是在分布式網(wǎng)絡(luò)中改變數(shù)據(jù)處理和計(jì)算的先進(jìn)范式。

;DPC在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)安全和隱私的數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)控制在其所有者的控制之下，并確保機(jī)密性。

;這使得可以在無需信任和隱私保護(hù)的情況下進(jìn)行安全協(xié)作、數(shù)據(jù)共享和計(jì)算。

此外，集成智能合約可以增強(qiáng)DPC的功能，通過密碼協(xié)議和零知識(shí)證明實(shí)現(xiàn)預(yù)定義任務(wù)的透明和自動(dòng)執(zhí)行，從而確保強(qiáng)大的隱私保證。

在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，有兩個(gè)重要的協(xié)議專注于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：Aztec和Polygon;Maiden。此外，該領(lǐng)域還出現(xiàn)了一些重要的研究論文，包括以下突破：

隱私計(jì)算機(jī)制

隱私投票

最近有一些投票提案在各個(gè)社區(qū)引發(fā)了爭(zhēng)議和討論。在某些情況下，人們?cè)噲D賄賂或勸阻代幣持有人以特定方式投票。這些事件引發(fā)了區(qū)塊鏈行業(yè)對(duì)隱私投票的討論。

NounDAO：與Aragon合作的NounsDao已經(jīng)實(shí)施了一個(gè)AztecAragon解決方案，使用了Aztec的zkDSL語言Noir。該實(shí)施方案可以實(shí)現(xiàn)投票和結(jié)果的匿名和機(jī)密，消除了11小時(shí)內(nèi)投票問題、投票脅迫和跟風(fēng)效應(yīng)等問題。該提案利用了以太坊存儲(chǔ)證明和時(shí)間加密，以實(shí)現(xiàn)最小的鏈外依賴性。該過程涉及三個(gè)階段：

1、NounsCensu使用以太坊存儲(chǔ)證明來證明所有權(quán)，而不泄露身份。

2、投票混淆與延遲中繼，以保持多個(gè)Noun持有者的隱私。

3、Time-Lapse加密服務(wù)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(quán)，保持投票隱私，并安全地進(jìn)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(shí)現(xiàn)投票的持續(xù)隱私計(jì)票。它利用時(shí)間鎖定謎題和同態(tài)時(shí)間鎖定謎題，實(shí)現(xiàn)了安全和隱私的投票，無需計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)或其他受信任的方。

Cicada的設(shè)計(jì)旨在最小化信任，確保在區(qū)塊鏈環(huán)境中抗審查，使其成為鏈上隱私投票的實(shí)際和高效解決方案。時(shí)間鎖定謎題允許將選票提交為加密謎題，只能在預(yù)定時(shí)間后才能揭示，確保在投票過程中保持機(jī)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(shí)證明，證明選票的有效性。Cicada還提供將匿名選民資格協(xié)議與其組合的選項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)無限的選票隱私。

隱私游戲

在鏈上游戲的擴(kuò)展解決方案中存在不可否認(rèn)的增長(zhǎng)。但是，再次強(qiáng)調(diào)，其中大多數(shù)解決方案只是利用了SNARKs的簡(jiǎn)潔性質(zhì)。然而，游戲行業(yè)有一個(gè)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(duì)等問題，從而提高用戶體驗(yàn)。

Dark;Forest：是一個(gè)神話般的游戲，使用ZKPs來保護(hù)隱私，是一個(gè)完全去中心化且持久的實(shí)時(shí)戰(zhàn)略（RTS）游戲，構(gòu)建在以太坊上。

該游戲利用zkSNARKs來創(chuàng)建密碼學(xué)fog，使玩家可以保持其星球的位置和移動(dòng)私密。

玩家提交承諾和零知識(shí)證明，證明其行動(dòng)的有效性，而不泄露實(shí)際位置。

玩家無法檢查合約以獲取有關(guān)對(duì)手的信息，從而創(chuàng)建了一個(gè)具有戰(zhàn)略深度和新興玩家行為的不完整信息游戲設(shè)置。

隱私DeFi

另一個(gè)需要隱私的領(lǐng)域是DeFi。在以太坊上，出現(xiàn)了越來越多的隱私DeFi應(yīng)用。

Panther Protocol：為用戶提供互操作的、完全抵押的數(shù)字資產(chǎn)，利用zkSNARK技術(shù)。它還為隱私提供了一種新穎的價(jià)格發(fā)現(xiàn)機(jī)制。用戶可以通過將來自任何區(qū)塊鏈的數(shù)字資產(chǎn)存入Panther Vaults，然后在各種DeFi應(yīng)用程序中使用這些zAssets。

Railgun：利用zkSNARKs在鏈上直接實(shí)現(xiàn)隱私智能合約調(diào)用，而無需依賴于單獨(dú)的二層驗(yàn)證者集或托管的橋。

通過將資金保留在主鏈內(nèi)，Railgun確保更高的安全性和嚴(yán)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(wù)、交易者的MEV優(yōu)勢(shì)、免受審查的捐款、匿名分析以及遵守?cái)?shù)據(jù)保護(hù)法規(guī)。

ZKML

使用zkSNARKs與機(jī)器學(xué)習(xí)算法的一個(gè)好處是，在保持隱私的同時(shí)對(duì)隱私或敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。我們的2023年第二季度ZK報(bào)告強(qiáng)調(diào)了ZK在保護(hù)隱私方面的作用。

;ZK證明允許在隱私或敏感數(shù)據(jù)上進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)推斷，同時(shí)在不暴露數(shù)據(jù)本身的情況下證明計(jì)算的準(zhǔn)確性。

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

結(jié)論

以太坊擁有一個(gè)專注于隱私的強(qiáng)大和活躍社區(qū)。然而，由于對(duì)可擴(kuò)展性的強(qiáng)調(diào)增加，隱私已經(jīng)退居次要地位。我們可能會(huì)在DIDs和游戲方面看到進(jìn)展，而不是在DeFi或鏈上投票方面，因?yàn)榍皟蓚€(gè)用例在強(qiáng)大的隱私措施方面將受益匪淺，從而使其價(jià)值主張變得可行。