Web 3中的零知识证明
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1.1.1 史前叙事

互联网是技术发展和社会进步的必然产物,但是它的诞生充满了历史的偶然。区块链的起源同样如此,最早可以追溯到密码学和分布式计算的诞生。

1.不可或缺的密码学

1976年,惠特菲尔德·迪菲(Whitfield Diffie)、马丁·赫尔曼(Martin Hellman)两位密码学大师发表了论文“密码学的新方向”,该论文引领了密码学未来几十年的发展,包括非对称加密、椭圆曲线算法,规定了迄今为止绝大部分密码学的发展方向,也对区块链和比特币的诞生起到了决定性作用。

同年,在另一个领域发生了一件看似完全不相关的事情。1974年的诺贝尔经济学奖得主弗里德里希·冯·哈耶克(Friedrich Von Hayek)出版了他人生中最后一本经济学专著——《货币的非国家化》。了解比特币的人都知道,《货币的非国家化》一书中提出的非主权货币、货币竞争发行等理念正是去中心化货币的精神指南。

到了1978年4月,拉尔夫·默克尔(Ralph Merkle)提出了被称为Merkle Tree(默克尔树,又称哈希树)的数据结构和相应算法,其用途之一是在分布式网络环境中实现对数据同步正确性的校验,这也是Merkle Tree被引入比特币系统来实现区块同步校验的原因。1982年,莱斯利·兰伯特(Leslie Lamport)提出了拜占庭将军问题,这标志着分布式计算的可靠性理论和实践进入了实质性阶段。同年,眼光敏锐的人已经开始尝试将密码学运用到货币、支付等相关领域,大卫·乔姆(David Chaum)提出了密码学支付系统eCash。

新的思想和技术往往要在“冷板凳”上沉寂一阵子,人们也需要去学习、探索和实践这些新的思想和技术,然后才有可能产生突破性的应用。从1976年开始,经过约20年,密码学、分布式计算终于进入了爆发期。

2.加密货币的起源

20世纪90年代,在个人计算机与互联网方兴未艾之时,人们就发现了大型中心化机构试图通过网络加强其对个人信息的监视与控制。掌握数据的中心化机构可以比以往任何时候都更加轻松地追踪其想了解的个人信息。为了保障个人在网络世界的隐私权,1993年,埃里克·休斯(Eric Hughes)发布了“密码朋克宣言”,密码朋克运动就此诞生。密码朋克运动的诞生也正式宣告了通过密码手段保护个人网络隐私运动的开始。

在这样的思潮下,第一代的数字货币eCash出现了。1993年,密码学家大卫·乔姆基于盲签名技术发明的eCash系统,可以在互联网上安全、匿名地进行小额支付。但是当时的市场并不关注隐私保护问题,因此eCash最终未能得到普及应用。

此后,密码学家戴维(Wei Dai)提出了B-money的设计,这是首个不依赖中心化机构的匿名数字货币方案。B-money引入工作量证明的思想来解决数字货币发行的问题。另外,任何人(或部分参与者)都可以维护一套账本,构成一套初级的点对点(P2P)网络,使用者在网络内通过对带签名的交易消息的广播来确认转账。但是由于B-money未能解决“双花”问题,也未能指出如何有效、安全地维护账本,因此最终未能实现落地应用。

B-money首次引入了PoW机制、分布式账本、数字签名、P2P广播等技术,与如今的区块链技术非常相似。戴维希望能构建一个保护所有参与者隐私的社区,社区内部人员以点对点的方式交流和交易。这也意味着在互联网中,我们不需要可信的第三方机构,仅通过代码就可以让参与者直接进行可信交易。

到了1998年,密码学货币的完整思想终于破茧而出。戴维、尼克·萨博(Nick Szabo)同时提出了密码学货币的概念,其中,戴维的B-money被称为“比特币的精神先驱”,而尼克·萨博的Bitgold提纲与中本聪在白皮书中列出的系统特性已经非常接近。

3.点对点网络

21世纪初,点对点网络的发展及其发展中积累的经验教训也在某种程度上复兴了工程师对点对点协议的兴趣,引导了区块链的设计。

点对点系统的优势在于去中心化,对单点的宕机或离线容忍度高。另外,交易双方直接交互,有着更高的交互效率。例如,在点对点文件共享系统中,所有文件均存储在用户的计算机上,当有人想在这样的系统中下载文件时,他是直接从另一个人的计算机上下载的,而这个人既可能是隔壁的邻居,也可能是世界上任何地方的一个人,这个过程不需要通过任何中心化服务器调度。Napster是第一个进入主流的点对点协议,在鼎盛时期,Napster拥有超过八千万名用户,这也向外界证明了点对点系统的潜力。

点对点系统的应用并不局限在文件下载等应用或音乐等产业,凡是存在“中间人”角色的系统都有可能被点对点系统取代。例如,金融行业,货币大多是以数字的方式存储在金融机构的信息系统中的,银行、融资公司等机构则是存款人和贷款人的中间环节,而存款人和贷款人哪怕是看似非常简单的一个动作,如从一个账户转账到另一个账户,也会涉及金融行业的多个中间环节。这不仅会延长交易的处理时间,还会被中间环节收取高额的手续费。此时,你是否希望有一个安全可靠、像Napster一样的系统为你提供金融服务呢?

时间来到2008年。以雷曼兄弟(Lehman Brothers)的破产为开端,金融危机在美国爆发并向世界迅速蔓延。就在传统金融市场一片狼藉之际,一个不受政府控制的数字货币概念——比特币(Bitcoin)获得了密码学爱好者的关注。一个化名为Satoshi Nakamoto(中本聪)的人在metzdowd密码学邮件列表中发布了《比特币:一种点到点的电子现金系统》,并在2009年公开了最初的代码实现方案。