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零知识证明(ZKP)
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== 沿革 == 零知识证明最早由莎菲·戈德瓦塞尔、希尔维奥·米卡利、查尔斯·拉克福三人于1985年发表,论文题为《交互式证明系统的知识复杂度》。该论文引入交互式证明系统的'''IP'''复杂度类,并构想出“知识复杂度”概念,衡量证明过程中,由证明者传递予验证者的知识量。三人亦给出首个具体问题的零知识证明,即零知识地证明某数不是模 ''m'' 的二次剩余。连同鲍鲍伊·拉兹洛与什洛莫·莫兰的另一篇论文,戈-米-拉三氏的论文发明了交互式证明系统。为此,五人同获1993年首届哥德尔奖。 引述戈-米-拉三氏:<blockquote>该额外知识基本为0的情况尤其值得关注。我等证明,可以交互地证明某数非模 ''m'' 的二次剩余,而发布零额外知识。其出奇之处是,若不给定 ''m'' 的分解,则无高效算法判别某数是否模 ''m'' 的二次剩余。更甚者,任何已知的'''NP'''证明皆要表明 ''m'' 的素因数分解。这就表明,在证明过程中添加交互,可能减少证明某定理所必须交流的知识。 </blockquote>二次非剩余问题既有'''NP'''算法又有'''反NP'''算法,故位处'''NP'''与'''反NP'''两类之交集中。其后找到有零知识证明的若干个问题,亦具同样的性质,例如欧迪·戈德赖希未经正式出版的证明系统,可以验证某数(为两个未知素数之积)不是布卢姆整数,即并非两个模4余3的素数之积。 欧迪·戈德赖希、希尔维奥·米卡利、阿维·威格森更进一步证明,假定存在无懈可击的加密法,则可以造出三色图着色问题的零知识证明系统,而该问题本身为NP完全。又因为每个'''NP'''问题都可以高效化归成该NP完全问题,所以在前述假定下,所有'''NP'''问题皆有零知识证明。需要该假定的原因是,正如前节示例,需要有秘诺的手段。若存在单向函数,则的确有牢不可破的加密法。此为广泛引用的充分条件。另外也可能有物理方法实现。 更上一层楼,他们亦证明,图不同构问题,即图同构问题之补,有零知识证明。该问题已知属于'''反NP''',但未知是否属于'''NP'''或其他实际可行的复杂度类。更一般地,罗素·英帕利亚佐、莫迪凯·容<sup>[译名请求]</sup>二人,与米高·本-奥尔(Michael Ben-Or)及同事,两组证明:同样假设存在单向函数或牢不可破的加密,则任何属于'''IP'''(已证等于'''PSPACE''')的问题,皆有零知识证明。换言之,任何命题若可藉交互系统证明,则可零知识证明。 许多理论家不希望假设不必要的条件,所以试图在不假定单向函数的条件之下,证明同样的结论。有种做法称为“多证明者交互式证明系统”(见交互式证明系统),即有多个独立的证明者,而非仅得一个。验证者可以将证明者逐个孤立,然后诘问,以免被作弊证明者误导。无需任何难解假设,已可证明在此系统中,任何'''NP'''问题皆有零知识证明。 后来发现,互联网等同时执行多个协议的环境中,较难构造零知识证明。研究并发零知识证明的先驱是辛西娅·德沃克、莫尼·纳奥尔、阿米特·萨海。此类研究之中,重要成果有证据不可辨协议。与零知识相比,其性质较弱:可能有多种证据供证明者选择采用何者作证,此时仅要求验证者无法分辨证明者选择为何,但证明者可以泄漏部分信息,如全体证据组成的集合。尽管失去零知识性质,但此类协议的好处是,并发时不会遇到此前提及的问题。 变式尚有非交互式零知识证明。曼纽尔·布卢姆、保罗·费尔德曼(Paul Feldman)、米卡利证明,若证明者与验证者共有一条随机字符串,则可以达成计算零知识,而毋须交互。
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