以太坊生態(tài)隱私項目圖覽

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(zhì)，這種性質(zhì)使區(qū)塊鏈能夠擴展，但并不能實現(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，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)去中心化身份驗證領(lǐng)域是以太坊整個隱私生態(tài)系統(tǒng)中增長最快的領(lǐng)域。

當(dāng)然，還有其他用例，比如隱私計算、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對點轉(zhuǎn)賬隱私的項目。這個用例有兩個類別：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加密貨幣輸入組合在一起，對交易進(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)運營商不會濫用數(shù)據(jù)，而去中心化的混幣則使用密碼協(xié)議實現(xiàn)隱私，而無需依賴于中央實體。

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)。事實上，當(dāng)前實現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)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(xiàn)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(jìn)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(shù)（SNARKs）來驗證狀態(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，并使用零知識證明與以太坊實現(xiàn)互操作性，從而實現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)賬和機密交易數(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來實現(xiàn)隱私轉(zhuǎn)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(shè)計上遠(yuǎn)離了常見的EVM設(shè)計，使用了他們自己的編程語言Noir，以便為dApps構(gòu)建者實現(xiàn)可編程隱私。

Nightfall：這是由安永（Ernest & Young）與Polygon合作設(shè)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(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（privacy shielded actions）來補充這些鏈的功能。所有資產(chǎn)共享一個匿名集，增強了隱私保護(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dApp，為資產(chǎn)發(fā)送提供隱私多重簽名。

隱私ID

確實，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，同時保留個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：這個平臺的基礎(chǔ)是可表達(dá)的聲明標(biāo)準(zhǔn)，相比非同質(zhì)化代幣（NFTs）和可驗證憑證（VCs），它具有明顯的優(yōu)勢，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是一個利用零知識證明（ZKPs）和隱私保護(hù)技術(shù)的平臺，為用戶提供更大的個人數(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)用程序披露個人數(shù)據(jù)，同時保持隱私。

Worldcoin：該項目旨在通過對生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和存儲來防止機器人和AI的泛濫。在需要時，系統(tǒng)生成一個ZKP來確認(rèn)身份。該項目受到社區(qū)成員對存儲生物特征數(shù)據(jù)的隱私、道德和安全風(fēng)險的關(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。它提供了標(biāo)準(zhǔn)化的方法，用于發(fā)布特定于各個交易的合規(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)，避免在鏈上存儲個人身份信息。所描述的流程和機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作，隱藏鏈下憑證并使其在鏈上對各種Web應(yīng)用程序可訪問。這種組合的賬本、隱私增強技術(shù)和零知識證明的集成使得可以實現(xiàn)廣泛的用例，包括鏈上身份驗證、抗女巫、數(shù)字犯罪預(yù)防和非托管錢包恢復(fù)。這些功能對于Web3生態(tài)系統(tǒng)具有影響，也可能有可能增強互聯(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。

隱私計算

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

;DPC在多個節(jié)點之間實現(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)共享和計算。

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

在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，有兩個重要的協(xié)議專注于實現(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：

隱私計算機制

隱私投票

最近有一些投票提案在各個社區(qū)引發(fā)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(fā)了區(qū)塊鏈行業(yè)對隱私投票的討論。

NounDAO：與Aragon合作的NounsDao已經(jīng)實施了一個AztecAragon解決方案，使用了Aztec的zkDSL語言Noir。該實施方案可以實現(xiàn)投票和結(jié)果的匿名和機密，消除了11小時內(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證明和時間加密，以實現(xiàn)最小的鏈外依賴性。該過程涉及三個階段：

1、NounsCensu使用以太坊存儲證明來證明所有權(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，旨在實現(xiàn)投票的持續(xù)隱私計票。它利用時間鎖定謎題和同態(tài)時間鎖定謎題，實現(xiàn)了安全和隱私的投票，無需計數(shù)機構(gòu)或其他受信任的方。

Cicada的設(shè)計旨在最小化信任，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(yù)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(xié)議與其組合的選項，以實現(xiàn)無限的選票隱私。

隱私游戲

在鏈上游戲的擴展解決方案中存在不可否認(rèn)的增長。但是，再次強調(diào)，其中大多數(shù)解決方案只是利用了SNARKs的簡潔性質(zhì)。然而，游戲行業(yè)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(hù)隱私，是一個完全去中心化且持久的實時戰(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(guān)對手的信息，從而創(chuàng)建了一個具有戰(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格發(fā)現(xiàn)機制。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在鏈上直接實現(xiàn)隱私智能合約調(diào)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(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、免受審查的捐款、匿名分析以及遵守數(shù)據(jù)保護(hù)法規(guī)。

ZKML

使用zkSNARKs與機器學(xué)習(xí)算法的一個好處是，在保持隱私的同時對隱私或敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。我們的2023年第二季度ZK報告強調(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)行機器學(xué)習(xí)推斷，同時在不暴露數(shù)據(jù)本身的情況下證明計算的準(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

以太坊擁有一個專注于隱私的強大和活躍社區(qū)。然而，由于對可擴展性的強調(diào)增加，隱私已經(jīng)退居次要地位。我們可能會在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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