ConsenSys 研究成果：以太坊上的隱私實現途徑

拔丝地瓜

特邀专栏作者

2019-10-31 12:05 (UTC+8)

本文約5640字，閱讀全文需要約9分鐘

針對公鏈的隱私協議機制。

AI總結

針對公鏈的隱私協議機制。

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，作者：Dean Pierce（ConsenSys Diligence）、Robert Drost (ConsenSys 研發部)、Mason Nystrom (ConsenSys)，翻譯：Flash Chan，Odaily經授權轉載。

在這個聯繫日益緊密的世界中，我們的信息被越來越多地分類、複製、共享和出售，維護一定程度的隱私成為重要挑戰。

隱私並非二元結構，而是從完全公開到完全私有之間波動的一個範疇。因此，在談到隱私時，首先有三個問題需要討論：

消費者和企業希望保護哪些隱私？

人們願意為隱私付出代價嗎？

在公共區塊鏈上實現私有交易的權衡是什麼？

本文的目的是簡要地研究公共區塊鏈上的實際隱私需求，並討論隱私解決方案的現實路徑。

像BTC 和ETH 這樣的加密資產越來越多地被追踪，通過關聯交易中的公共地址，可以在加密資產和法定貨幣轉換時分析和鏈接到該地址真實的身份。這樣做的最終結果是：交易雙方的身份變得公開化。由於公共區塊鏈必須從根本上提供所有交易的日誌，因此使用加密算法和協議保護用戶及企業的隱私變得越來越重要。

在隱私問題上，企業和消費者有著截然不同的需求。企業通常需要保持交易數據的隱私，如產品名稱、數量、價格、地址、個人可識別的財務信息等。

例如，貨運代理可能不需要知道某個海運集裝箱的內容，只需要知道集裝箱已經到達。銀行規定還限制了誰可以訪問交易數據。安永使用zk-snarks 以便在以太坊上進行私人交易的Nightfall protocol ，以及摩根大通為Quorum 開發的anonymousi - zether 等，都是企業為以太坊開發的隱私解決方案的典型例子。

二級標題

企業往往有很強的商業動機或隱私方面的規定，相比之下，消費者的隱私意識往往不強，關注也普遍較少。消費者可能僅僅希望保護他們的身份、信用卡信息或其他敏感數據，以防止欺詐或身份盜竊。有時，消費者希望匿名交易，這就要求交易的發送方和接收方都能保持隱匿狀態。然而，在日常生活中，隱私又常常被用戶所忽視，大多數人為了方便或免費訪問（接受cookie、使用免費wifi等）而願意犧牲自己的隱私權益。

通過學術研究和企業採用，許多成果從開放標準中衍生出來，其中許多技術已在個人用戶技術堆棧中找到了自己的應用方式，最終使得終端用戶受益。

二級標題

就區塊鏈而言，儘管Zcash 已經有將近3 年的歷史，但是在現有的ZEC 中，只有大約5% 是使用SNARKs 存儲的。大約95% 的ZEC 存儲在幾乎沒有隱私的透明地址中。根據這種低採用率，我們可以推斷，也許大多數用戶還沒有為隱私付出成本和努力的需求。

回顧過往，內置的隱私層（如SSL）的成功使互聯網成為可信的商業媒介，區塊鏈技術最終被主流採用也仍然繞不開隱私這個重要議題。

二級標題

隱私的權衡

其他專注於隱私的典型區塊鏈項目（Monero 和Zcash）

在詳細介紹以太坊之前，先介紹隱私幣領域的兩個主要參與者Monero 和Zcash。

原始的CryptoNote 設計將交易發送方的簽名與許多其他誘餌簽名混合（mixins），從而混淆了交易的發送方。這與隱身地址（stealth address）輸出相結合，提供了非常強的隱私保證。 “環簽名”（ring signature）方案很早就被認為是一種高級的內置混合器，這已經不是什麼新鮮事了。

二級標題

在2018 年底，我們在Monero 網絡上看到了“Bulletproofs”（防彈證明）的引入，這是一種激動人心的全新零知識結構，它與環中籤名的數量成對數擴展，從而減少了所需的交易規模。這項改進使Monero 功能與其他區塊鏈項目保持一致。

二級標題

Zcash 是第一個使用zksnark 的加密資產。使用這種技術，用戶可以發送只對接收者可見的完全私有的交易。對於外部觀察者來說，被發送到私人地址的ZEC 似乎消失在一個大型的加密黑匣子中，當接收者想要將其代幣移回非私人地址（與標準BTC 地址類似）時,這些代幣似乎是憑空冒出來的，發件人和收件人之間沒有可觀察到的聯繫。

二級標題

以太坊網絡提供了偽匿名性（即：交易鏈接到由用戶持有私鑰簽名的公鑰地址，而不是由用戶名/密碼簽名)，其分佈式特性和透明性使許多全新的技術功能成為可能。

然而，與BTC 類似，以太坊也會在不知情的情況下暴露部分用戶，這些用戶在使用可替代數字資產轉移時，可能沒有意識到他們共享信息的傳播廣度。

二級標題

通過生成地址保證隱私

Zero-Knowledge Notes (ZK-Notes)

二級標題

以太坊也有相同的功能，但新生成的密鑰在獲得所需的ETH 資金之前不能與智能合約進行交互。許多建立在以太坊上的系統將用戶的現實身份與地址進行關聯，這也使問題變得複雜化。鏈接到以太坊地址的這種額外的元數據會使以太坊特別容易受到去匿名化攻擊。幸運的是，將以太坊暴露給這些威脅的智能合約功能也可以使用前沿的密碼系統，從而支持安全、無縫的私密交易。

二級標題

為了降低這種顧慮，開發者設計了複雜的模式來生成隨機參數，以確保構造可被信任。這通常涉及到社區中幾個受信任的成員，每個成員都獲得自己的私有隨機數據，並以某種方式將它們彼此組合，如果“任何”參與方刪除了它們的關鍵數據，secret 值就是安全的。因此，只有所有參與方都串通起來才能使結構面臨風險。

二級標題

作為以太坊隱私領域的先行者，AZTEC Protocol使用“zero-knowledge notes”系統來追踪隱藏的財務信息。這些note 在以太坊網絡上是可見的，包括每個note 的所有者，但是每個note 上存儲的金額對每個人都是隱藏的，除了note 的所有者。
在常見的用例中，一個“ZK-Asset”合約可以連接到任何ERC-20 兼容的代幣，並允許用戶存儲代幣以生成ZK-Notes，或者，燃燒ZK-Notes 以提取。這種機制使得以太坊網絡上的任何現有資產能以保護隱私的方式進行交易。 AZTEC Protocol 使用的證明比zk - snark 更容易使用，但是仍然需要一個可信任初始設置。
二級標題

Aztec 也在用其他新奇的解決方案來建立可信任設置。 PLONK 是一個新的、高效的ZK-SNARK 結構，它需要一個可信任設置，所有程序都可以重用這個單獨的設置。由於對gas 的要求不高，PLONK 在以太坊的實際應用中是足夠有效的。

二級標題