Web 3中的零知识证明

基于当前Web3世界的快速发展，零知识证明在落地应用方面取得了快速进展。本书从技术原理和相关具体工程实现的角度对其进行介绍。本书第1章从总体上回顾了Web3的发展，以及当前的表现形态，第2章和第3章从最简洁的数学层面向读者介绍了零知识证明是什么，以及如何构建零知识证明。第4章从技术层面介绍了Web3世界中零知识证明的主流实现方案，第5章从应用层面介绍了零知识证明在Web3世界中的一些典型应用，第6章介绍了零知识证明在其他领域的应用及展望。本书定位为科普读物，面向的读者包括但不限于Web3领域的从业者、对零知识证明感兴趣的学生及业内人士。

第1章Web3新基建崛起001
1.1Web3主流叙事001
1.1.1史前叙事002
1.1.2公链降临004
1.1.3去中心化金融DeFi创世007
1.1.4非同质化代币NFT异军突起.012
1.1.5链游GameFi先声夺人017
1.2Web3基础设施体系初现020
1.2.1Web3基础设施框架020
1.2.2数据服务023
1.2.3去中心化身份堆栈030
1.2.4安全与审计034
1.3零知识证明叙事升温038
1.3.1零知识证明的奥妙039
1.3.2自主掌控隐私041
1.3.3破解可扩展性难题045
第2章揭开零知识证明的神秘面纱050
2.1“证明”的历史050
2.1.1从归纳推理到演绎推理050
2.1.2形式化符号语言推理051
2.1.3计算机证明052
2.1.4交互式证明053
2.2绕不开的计算复杂性054
2.2.1基本概念054
2.2.2P问题、NP问题与NPC问题059
2.2.3电路复杂性064
2.3零知识证明的基本原理068
2.3.1故事中的零知识证明068
2.3.2模拟器定义“零知识性”071
2.3.3提取器定义“可靠性”075
2.3.4从交互式证明到简洁非交互式证明078
第3章零知识简洁非交互论证系统的构造091
3.1构造零知识简洁非交互论证系统的主要步骤092
3.1.1SNARK系统的底层092
3.1.2可验证计算及其设计095
3.2将计算需求转化为电路103
3.2.1将问题转化为程序103
3.2.2将程序转化为计算电路104
3.3信息论模型的构造112
3.3.1LIP模型113
3.3.2IOP模型114
3.4证明多项式115
3.4.1FRI承诺115
3.4.2KZG10承诺120
3.4.3IPA承诺123
3.4.4不同方案的对比126
3.5非交互及零知识的实现127
3.5.1非交互性127
3.5.2零知识130
3.6小结132
3.6.1ZK-SNARK的分类132
3.6.2更多的组合和递归133
第4章零知识证明的主流实现方案136
4.1零知识证明技术和应用发展137
4.1.1零知识证明的技术发展137
4.1.2重新定义区块链运作方式138
4.2ZK-SNARK141
4.2.1工作原理142
4.2.2主要协议142
4.3ZK-STARK152
4.3.1工作原理152
4.3.2ZK-SNARK与ZK-STARK159
4.4Bulletproofs163
4.4.1工作原理163
4.4.2应用场景169
4.5ZKP系统的比较维度171
4.5.1效率和安全维度171
4.5.2底层技术维度173
第5章零知识证明“众神殿”177
5.1市场机会178
5.1.1基础设施178
5.1.2身份与安全184
5.1.3DeFi与支付187
5.1.4硬件加速191
5.1.5NFT交易193
5.2Web3系统扩容194
5.2.1zkSync195
5.2.2StarkNet201
5.2.3Scroll206
5.2.4Polygon zkEVM212
5.3挑战可交互性215
5.3.1跨链桥概述215
5.3.2ZKP跨链原理及难点219
5.3.3实现以太坊PoS轻客户端220
5.3.4将IBC引入以太坊223
5.3.5分布式零知识证明227
5.4数字身份解决方案229
5.4.1去中心化身份堆栈229
5.4.2ZK勋章证明声誉232
5.4.3ZKDID预言机234
5.4.4ZK-KYC助力合规238
5.5博弈中的隐私支付242
5.5.1隐私币243
5.5.2隐私交易网络248
5.5.3隐私智能合约251
第6章Web3之外的零知识证明254
6.1零知识证明赋能生成式AI255
6.1.1为ML上链提供基础设施256
6.1.2实现信任证明257
6.1.3开拓游戏新属性257
6.2抵抗虚假信息259
6.2.1音频的ZK证明259
6.2.2新闻照片的ZK证明260
6.3分布式智能电网的安全控制262
6.4医疗数据保护与安全共享264
6.4.1医疗数据安全共享264
6.4.2医疗数据安全采集267
参考文献271
后记277