一文盤點七大主流區塊鏈隱私協議機制_ETHER

美國最大的金融服務機構之一摩根大通自2月份宣布開發數字資產摩根幣以來，一直致力于更新其私鏈平臺Quorum。

Quorum受EtherumGO客戶需求啟發應運而生，是摩根大通企業以太坊EEA承諾的一部分。創設伊始，Quorum就通過對私有交易及網絡訪問控制等功能的支持，明確了對隱私保護的承諾。

上周，摩根大通在Quorum協議中增加了一項新的隱私保護功能——基于Zether協議的擴展，為主流企業采用區塊鏈技術做出了重要貢獻。

這類隱私協議機制有何特性？經歷了怎樣的發展歷程？本文將一一盤點。

本文由資深投資人HowardYuan研究撰寫，經加密谷編輯獨家發布。

隱私協議Zether及其擴展

Zether協議是斯坦福大學教授DanBoneh及其博士生BenediktBunz聯合Vsia研究部門的ShashankAgrawal、MahdiZamani提出的一種針對以太坊智能合約平臺的隱私解決方案。

該方案得到了智慧合約之父NickSzabo的聲援和支持。它以ZetherSmartContract的形式部署在以太坊上，并且具有名為Zether的代幣。用其作為ElGamal公鑰的Zether賬戶之間傳輸的載體，并支持匿名性的智能合約交互。相關論文詳情可參考以下鏈接：

https://crypto.stanford.edu/~buenz/papers/zether.pdf

去中心化期權協議Numoen上線Polygon:3月24日消息，無需許可的去中心化期權協議Numoen已上線Polygon，目前支持的市場包括WETH/USDC、USDC/USDT、GHST/USDC、MATIC/WETH。[2023/3/24 13:24:37]

Zether的技術特點

在論文中，開發人員對Zether的特點總結如下：

具備隱私性：Zether的交易是保密的，賬戶余額和交易地址始終加密；

基于賬戶模型：目前門羅、Zcash等各種隱私幣都是基于UTXO的，而Zether是基于賬戶模型的；

新的隱私算法：為了讓Zether運行更加有效，研究者提出了一種新的零知識證明機制，稱為Σ-Bullets。它結合了Bulletproofs與Σ協議的特性，并以此為基礎創建了隱私賬戶體系，不需要Zcash的可信啟動；

易于實現：理論上，支持智能合約的鏈都可以實現該項目，目前團隊已經在以太坊上進行了初步測試；

互操作性：Zether支持智能合約的交互。Zether可用來構建四種應用，分別為：保密競拍應用、保密支付通道、保密權益投票、以及私密權益證明；

代幣應用：Zether協議中的代幣ZTH不是ERC20代幣，而是其內生代幣。如果缺省，技術上的隱私功能就無法實現，因此屬于剛性需求。

Zether面臨的挑戰

美國密西西比州參議院通過加密挖礦合法化法案，尚待眾議院批準:2月10日消息，美國密西西比州參議院立法者通過了一項法案，使加密資產挖礦合法化并保護礦工免受有偏見的能源價格的影響，如果獲得眾議院議員批準并由州長泰特·里夫斯簽署，該法案將于7月1日生效。

該法案表示，該州的公共服務委員會不允許為加密礦企制定歧視性費率，為加密礦企可與其他工業用途采用相同的電價。從事數字資產挖礦業務的個人或實體將免于在金融犯罪執法網絡 (FinCEN) 上注冊。（ Blockworks ）[2023/2/10 11:59:39]

當然，由于剛起步，Zether技術也面臨很多挑戰：

GAS消耗量過大，成本高昂。目前一筆最簡單的轉賬需要0.014ETH的手續費；如果進行智能合約交互，則手續費更高。但隨著算法改進和以太坊升級，手續費有可能會大幅下降；

以太坊的GAS機制可能會導致隱私泄露。部署在以太坊上的智能合約需要支付GAS來運行，一旦一個地址轉移ZTH代幣，他就需要同時向礦工支付GAS，此時，其以太坊地址就暴露了。針對這種情況，有兩種可能的解決方案：一個是用戶不停地更換地址來保持匿名，但這樣在操作層面不現實；另一個是讓礦工接收ZTH作為手續費；

網絡繁忙可能會導致交易失敗。對于傳統以太坊交易而言，網絡繁忙時可以等待，直到網絡不再擁堵，完成交易即可。但Zether則不行，因為每個epoch都有對應且唯一的證明集合，交易必須在自己的epoch完成。如果不能完成，則證明集合會發生變化導致交易失敗；

Tim Draper推出Web3投資平臺Draper Round Table:金色財經報道，投資了 Coinbase、Ledger 和 Tezos 風險投資者 Tim Draper 推出 Web3 投資平臺 Draper Round Table，NBA 全明星球員 Baron Davis 和 LunarCrush 的首席執行官 Joe Vezzani 作為風投合伙人加入。該平臺將向家族辦公室、企業風險投資家以及天使投資人和獨立風險投資家開放，利用 Aragon DAO 的系統進行治理和會員管理，旨在籌集資金共同參與投資。[2023/1/18 11:19:22]

為保證成功，發送賬戶需要保證在當前epoch內，所對應的匿名集不能先于他接收的新交易之前進行更新，否則會導致失敗。

Quorum在Zether協議的基礎上做了一些巧妙的擴展，除了交易本身的細節之外，它允許在交易中模糊各方的身份，解決了隱私泄露的問題。

為了進一步解釋Zether擴展協議的作用，摩根大通Quorum區塊鏈及加密資產戰略負責人奧利·哈里斯表示：

“在基本的Zether協議中，賬戶余額和轉賬信息都是被隱藏的，但參與者的身份處于暴露狀態。我們解決了這個問題。在協議實施過程中，我們為匿名擴展提供了一個證明協議，允許交易發送方隱藏自己和一個群組的交易接收方信息。”

Harris同時指出，作為“匿名支付的有效無信任機制”,新的擴展特別有利于保護企業聯盟內的隱私，這也是摩根大通一直所期望的。

CZ：強烈建議用戶刪除與第三方平臺共享的API私鑰，以保證資產安全:11月14日消息，CZ在其社交平臺表示，已關注到有用戶與第三方平臺共享API私鑰，導致賬戶出現意外交易。建議用戶刪除與第三方平臺共享的API私鑰，以保證資產安全。[2022/11/14 13:01:40]

摩根大通吸引了大約220家銀行加入其基于Quorum的銀行間信息網絡，最近也完成與MicrosoftAzure的一系列整合。正如摩根大通所一直強調的那樣，用戶及交易隱私保護一直是區塊鏈生態系統的一項挑戰。

隱私架構的不可能三角

在區塊鏈基礎架構中，隱私保護功能通常與分布式機制的一些其他理想特性存在摩擦。至少在當前的區塊鏈技術中，隱私架構通常需要在三個基本維度之間取得平衡：

隱私性：顯而易見，隱私性代表了在分布式網絡中保護交易者和參與者的能力；

可擴展性：提高分布式網絡交易處理量和并行處理規模的能力；

鏈上計算：在區塊鏈運行時執行昂貴計算的能力。

在許多情況下，隱私架構體系通過犧牲第三個維度來最大化前兩個維度。

私有網絡和可擴展網絡通常需要鏈下計算模型，而僅依賴于鏈上計算的私有網絡比較難以擴展到某個特定的點；同時，具有鏈上計算模型的可擴展網絡可能會導致難以實現隱私功能。

簡言之，在大多數區塊鏈中，其中任意兩個特性都與第三者相沖突。例如，你可以在鏈上部署隱私和鏈上計算協議，但是就無法兼顧擴展性。不過，大部分數字資產都是兼顧了擴展性和可用性，卻沒有實現隱私性。

Celsius就價值數百萬美元的被盜資產向前投資經理提起訴訟:8月24日消息，Celsius網絡向前投資經理Jason Stone和KeyFi Inc提起訴訟，聲稱其利用職位竊取價值數百萬美元的加密資產以謀取個人利益。該訴訟已在紐約南區的美國破產法院提起。

據了解，2021年9月， Jason Stone訪問了Celsius的0xb1錢包，竊取了價值140萬美元的加密貨幣，然后通過Tornado Cash服務將其轉移。[2022/8/24 12:45:01]

雖然隱私保護的這種困境在今天的區塊鏈技術中是被廣泛接受的，但這種態勢可能會隨著時間的推移而改變。

隱私保護是區塊鏈技術發展最快的領域之一。我們注意到，有關隱私協議的技術演進趨勢一直在持續推進。

隱私協議的演進

當我們談論區塊鏈場景中的隱私屬性時，無法回避“零知識證明”這個名詞。

零知識證明是一種在諸如zk-SNARKs和加密數字資產之類的技術中實現的密碼學形式。它允許其中一方向另一方證明其聲明是真實的同時，無需披露任何超出聲明之外的有效信息。

區塊鏈空間在隱私協議方面取得了許多進展，這些協議擴展了zk-SNARKs的價值主張。所有這些擴展都試圖在隱私架構體系的三個主要維度內找到一個微妙平衡。

除了zk-SNARKs架構，區塊鏈技術在隱私協議開發和密碼學研究方面也有一些新的突破，但是目前仍然不被大眾所熟知。

我們可以簡單梳理一下區塊鏈隱私機制基礎協議的演進：

CryptoNote和環簽名：CryptoNote(CryptoNight)是區塊鏈隱私技術的鼻祖。從概念上講，在分布式網絡中，CryptoNote利用可跟蹤環簽名加密技術來混淆一組節點之間的消息。CryptoNote協議的改進已被證明能夠在可拓展級別的操作中產生高級別的匿名性。發布于2012年的Bytecoin是采用CryptoNote的先行者。匿名幣市值最高的Monero也是基于CryptoNote協議。

zk-SNARKS：ZCash背后的協議就是zk-SNARKs。zk-SNARKs是較為新穎的零知識加密算法。自從Zcash發布以來，zk-SNARKs已經被應用于不同的區塊鏈技術。基于Zcash，也分叉出了許多其他匿名幣，包括Komodo、Zcoin、Horizon、Zclassic、Zencash等，不一而足。可以說，Zcash及其背后的zk-SNARKs協議造就了匿名幣的半壁江山。

zk-STARKS：由三角理論可知，由于證明的復雜性隨著數據庫的大小線性增長，zk-SNARKs的一個挑戰就是難以大規模應用。有鑒于此，以色列理工學院Eli-BenSasson教授發表了一篇備受矚目的論文，提出了一種比zk-SNARKs更快的的替代性方案，為了保持神秘感，他稱其為zk-STARKs。

BenSasson教授解釋說：“zk-SNARKs用公鑰密碼學來保證安全，zk-STARKs用更簡單的對稱加密，即抗沖突哈希函數，因此不需要受信任的初始設置。同時，zk-STARKs消除了zk-SNARKs的數論假設，這種假設需要消耗大量的算力，而且容易被量子計算機攻擊。這使得zk-STARKs能夠快速生成，并且抗量子，因為其不再使用橢圓曲線和指數假設。”目前基于zk-STARKS尚未有正式的匿名幣推出,但我們有理由期待新的基于zk-SNARKs框架的匿名幣的誕生。

TEE：可信執行環境是近來流行的將可信計算引入區塊鏈中的方法。例如，Intel的軟件保護擴展TEE技術隔離了代碼執行、遠程證明、安全配置、數據安全存儲以及代碼執行的可信路徑。在TEE中運行的APP受到安全保護，幾乎不可能被第三方訪問。基于TEE技術的相關項目有諸如Oasis、TEEX、Covalent等。OasisLabs的Ekiden協議是依賴于可信執行環境來隔離私有計算的智能合約執行平臺。

Enigma協議：Enigma是麻省理工學院的密碼學家于2017年開發的一項區塊鏈協議，能夠實現“加密合約”。該協議允許節點使用智能合約的加密片段進行計算，而不需要解密，這是其他區塊鏈做不到的。Enigma使用TEE將密碼學計算與區塊鏈的其余部分隔離，而不是依賴于諸如zk-SNARS/zk-STARKS等證明者自證的協議。

MimbleWimble協議：MimbleWimble協議發端于2016年，旨在提高數字貨幣的可擴展性、隱私和可替代性，融合了保密交易、交易混合和蒲公英協議等多重隱私保護技術，隱去了交易金額，消除了交易地址，而且中間狀態可以合并，使其在保護交易隱私的同時簡化了交易大小。基于MimbleWimble協議誕生了Grin和Beam兩個雙子星明星項目，得到了市場的高度認可。

Zether：如前所述，Zether為本身已經很強大的Quorum帶來了新的隱私保護機制。當前的Quorum架構在保護交易和節點級別的隱私基礎上，還能夠保護參與者的身份。這些功能可以與Quorum機制中已經存在的訪問控制特性相結合，提供了強大的端到端的安全體驗。

除了上述主要的七類隱私協議外，安全多方計算也值得注意。安全多方計算是一種加密技術，允許對一組輸入執行計算，同時保持輸入數據的私密性。它可以用于安全代幣交換中的各方，以交換有關信息的同時保持實際信息的私密性。

這類協議機制的代表性項目如PlatON。該項目提供了一個基于SMPC協議的端到端的隱私保護計算框架，在鏈下運行，在降低計算資源節點負擔的前提下，提高了鏈上共識的總體性能。

作為區塊鏈機制的一部分，新的隱私保護技術正在不斷的被評估和調整。隨著行業發展，我們將會看到新一代隱私協議技術的問世，使去中心化的隱私保護和計算達到新的高度。特別是，今年以來以Cosmos和Polkadot為代表的跨鏈生態的興起，我們也有理由期待跨幣種、跨資產交易的隱私性交易解決方案能夠實現，這或將成為加密經濟的重要發展方向。

HowardYuan作者

SonnySun編輯

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