區塊鏈中的隱私保護技術是什麼？如何實現它們？

區塊鏈採用零知識證明，同形加密，環簽名，機密交易和混合網絡來增強隱私，每種網絡都根據實施提供不同級別的安全性和效率。

2025/03/03 14:42

區塊鏈中的隱私保護技術是什麼？如何實現它們？

要點：

• 零知識證明（ZKP）：允許用戶在不透露任何基礎數據的情況下證明語句的有效性。不同類型的ZKP提供不同水平的效率和復雜性。
• 同態加密：使計算能夠在無解密的情況下對加密數據執行，從而在處理過程中保留數據隱私。不同的方案提供不同的功能和性能特徵。
• 戒指簽名：允許用戶作為組的一部分匿名簽署事務，從而掩蓋了真實簽名者的身份。環簽名的安全性和可擴展性因實現而異。
• 機密交易：用於隱藏交易金額和涉及地址的技術，增強區塊鍊網絡中的隱私。特定的實現在平衡隱私和安全的方法上有所不同。
• 混合網絡：通過多個節點路由交易來混淆原點和目的地，因此很難追踪資金流。混合網絡的複雜性和安全性是重要的設計注意事項。

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1。零知識證明（ZKP）

零知識證明是加密技術，允許一方（供奉獻者）向另一方（驗證者）證明陳述是真實的，而沒有透露陳述本身真實的任何信息。想像一下，想證明您知道一個複雜難題的解決方案而不揭示解決方案。 ZKPS使這成為可能。在區塊鏈的背景下，這意味著證明資金的所有權或驗證交易的有效性，而無需披露交易或用戶身份的具體細節。

存在幾種類型的ZKP，每種都有其優點和缺點：

• ZK-SNARKS（零知識簡潔的知識非交互參數）：這些是高效的，並且僅需要供者和驗證者之間的單一相互作用。但是，它們可以實施並需要一個值得信賴的設置，該過程如果不仔細管理，可以引入漏洞。受信任的設置生成用於所有後續證明的參數。損害這些參數將損害整個系統的安全性。 ZK-SNARKS的簡潔性意味著證據很小而快速地驗證，使其適合在移動設備等資源受限環境中使用。但是，基礎數學的複雜性使它們具有挑戰性地正確實施。
• ZK-Starks（零知識可擴展的知識透明參數）：這些類似於ZK-SNARKS，但消除了對受信任設置的需求。在安全方面，這是一個重要的優勢，因為它消除了潛在的失敗點。但是，ZK-STARK通常比ZK-SNARK產生更大的證明，可能會影響性能和可擴展性。 ZK-Starks的透明性質增強了信任和可審核性，但與ZK-SNARK相比，這是以增加的證明規模和驗證時間為代價的。在ZK-SNARKS和ZK-Starks之間進行選擇時，安全性，可伸縮性和證明規模之間的權衡是至關重要的考慮因素。
• 防彈：這些是最新的發展，在ZK-SNARKS的效率與ZK-Starks的透明度之間提供了平衡。他們的性能比ZK-Stark更好，同時保持相對較高的安全性。防彈性對於證明範圍特別有用，這對於證明價值在特定範圍內而不揭示實際值至關重要。與ZK-SNARKS和ZK-Starks相比，防彈性的複雜性降低使它們更易於實施和審核。與ZK-Snarks相比，權衡涉及的證明尺寸稍大，但是效率和透明度的提高通常超過了這種劣勢。

ZKP方案的選擇在很大程度上取決於特定的應用程序以及安全性，效率和透明度的優先級。

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2。同態加密

同態加密允許在無需解密的情況下對加密數據執行計算。這對於保護隱私計算至關重要，因為它允許處理敏感的數據而不揭示基礎信息。在區塊鏈上下文中，這可能意味著對交易量或其他數據進行計算，而無需揭示實際值。

存在不同類型的同態加密：

• 部分同態加密（PHE）：僅允許對加密數據進行有限的操作。例如，某些PHE方案僅允許添加或乘法，但不允許兩者兼而有之。此限制限制了其適用性，因為許多計算需要操作組合。 PHE的有限功能通常需要仔細設計和優化以適合特定的計算。
• 在某種程度上，有點同態加密（SHA）：在密文變得太大以至於無法有效處理之前，允許對加密數據進行有限數量的操作。這意味著可以在加密數據上執行的操作數量是有限的。隨著操作數量的增加，她的效率會降低，從而使其不適合複雜的計算。選擇權利的權利在很大程度上取決於特定的計算需求以及計算效率和允許操作數量之間的權衡。
• 完全同態加密（FHE）：允許對加密數據進行任意數量的操作。這是同態加密的聖杯，因為它消除了Phe和她的局限性。但是，與其他密碼操作相比，FHE方案在計算上昂貴且慢得多。 FHE的高計算成本通常使許多應用程序不切實際，尤其是在資源約束環境中。研究繼續提高FHE的效率，但它仍然是計算密集型解決方案。

同態加密方案的選擇取決於計算需求和可接受的性能權衡。複雜性和計算開銷是重要的考慮因素。

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3。戒指簽名

戒指簽名允許用戶作為組的一部分匿名簽署事務。該簽名證明該交易是由該集團成員簽署的，但並未透露哪個成員簽署了該交易。在區塊鏈環境中，這通過掩蓋發件人的身份來增強隱私。戒指簽名的安全性依賴於將簽名者與戒指其他成員區分開的困難。

環簽名的安全性和可擴展性取決於特定的實現。較大的環提供了更大的匿名性，但也增加了驗證的計算成本。選擇適當的環大小涉及平衡匿名性和性能。環形簽名方案中使用的加密原語在其安全性和效率中也起著至關重要的作用。積極研究高效且安全的環形簽名方案，以提高性能和匿名水平。

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4。機密交易

機密交易旨在隱藏交易金額和涉及的地址。這是使用Pedersen承諾和範圍證明等加密技術來實現的。 Pedersen承諾使用戶可以在不透露價值的情況下承諾承諾，而范圍的證明證明一個值落在特定範圍內而不揭示實際值。

不同的區塊鏈實現具有不同的機密交易方法。一些使用與現有共識機制兼容的技術，而另一些則需要對核心協議進行修改。隱私與安全之間的平衡是一個關鍵的設計考慮因素。過於復雜的方案可以增加交易處理時間並降低可擴展性。加密原語的選擇以及機密交易協議的設計影響了系統的整體安全性和效率。

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5。混合網絡

混合網絡通過多個節點路由交易來混淆原點和目的地。網絡中的每個節點都會收到一批交易，重新訂購它們，然後將其轉發到下一個節點。這個過程使得很難追踪資金流。混合網絡的安全性取決於單個節點的匿名屬性和整體網絡拓撲。

混合網絡的複雜性和安全性是重要的設計注意事項。強大的混合網絡需要仔細選擇加密原始圖和網絡體系結構。通過多個節點與路由交易相關的通信開銷和延遲可能會影響性能。平衡匿名和效率是設計有效且可擴展的混合網絡的關鍵挑戰。此外，單個實體控製網絡中的多個節點的Sybil攻擊的潛力需要仔細解決。

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常見問題解答：

問：不同的增強隱私技術之間的權衡是什麼？

答：每種技術都會進行權衡。 ZKP具有強大的隱私權，但根據計劃的計算昂貴。同態加密允許對加密數據進行計算，但比傳統計算要慢得多。戒指簽名提供匿名性，但使用較大的環提高了驗證複雜性。機密交易平衡了隱私和效率，但可能需要修改協議。混合網絡增強了匿名性，但會引入延遲和復雜性。最佳選擇取決於特定應用程序的需求和優先級。

問：這些技術免受攻擊的安全程度？

答：每種技術的安全性取決於特定的實現和基礎加密假設。適當實施的ZKP，同態加密方案和其他技術為各種攻擊提供了強大的安全性。但是，實施不良的系統或基礎加密假設被打破了，漏洞可能存在。持續的研究和審計對於確保這些技術的持續安全至關重要。

問：這些技術適合所有區塊鏈應用嗎？

答：不，每種技術的適用性取決於應用程序的特定要求。某些應用程序可能優先考慮高吞吐量，而不是強大的隱私，而另一些應用程序可能需要最強的匿名性。技術的選擇應仔細考慮應用程序的需求和所涉及的權衡。簡單的應用程序可能無法從復雜的增強隱私技術的開銷中受益。

問：區塊鏈隱私的研究方向是什麼？

答：研究繼續提高現有技術的效率和安全性並探索新方法。這包括ZKP，同態加密和其他增強隱私技術的進步。研究還重點是將這些技術更加無縫地集成到現有的區塊鏈協議中，並解決與隱私保護計算相關的可擴展性挑戰。新的，更高效，更安全的加密原語的開發是重點的關鍵領域。此外，研究還探討了區塊鏈隱私和其他新興技術（例如聯合學習和安全多方計算）的交集。