[Zcash的秘密 ③] 如果零知识证明本身出现故障？……旋转门阻挡了

Zcash验证技术的核心是零知识证明

如果在“黑暗房间”里藏着伪钞呢？

通过铁木升级在门口守护

隐私币Zcash（ZEC）的供应量与比特币相同，均设定为2100万个。通过三重和四重的密码学机制来维护匿名性。

这就像在一个无法窥视的黑暗房间里存放硬币。如果有人恶意地在这个黑暗房间里制造并放入更多的硬币，会发生什么呢？由于强大的隐私功能，无法找到罪犯，也无法阻止问题硬币的出现，那该怎么办？

Zcash为这种验证机制本身出现故障的情况准备了安全装置。要理解这个结构，首先需要了解零知识证明。

零知识证明：在不告诉密码的情况下证明“我知道！”

在一般的银行交易或使用比特币时，“谁向谁发送了多少”都会在账本上公开。然而，Zcash为了保护交易信息，使用了密码学技术——零知识证明（Zero-Knowledge Proof）。

零知识证明就像是“打开秘密房间的门走出来”。即使不直接告诉朋友房间的密码数字，只要进入秘密房间并走出另一扇门，朋友就会相信你知道密码。

Zcash以这种方式，在完全不公开发送者、接收者和交易金额的情况下，仅通过数学验证“这笔交易是正常的交易”。

证明系统的漏洞：隐藏在“秘密房间”里的伪钞

如果用于判别交易是否真实的“证明系统（零知识证明电路）”本身出现错误或漏洞，情况将变得非常危险。

像比特币那样公开账本的区块链可以立即检测到伪币的生成。然而，Zcash将交易记录和余额存放在外部无法查看的“保护池（Shielded Pool）”这个黑暗房间、秘密区域中。

如果健全性（Soundness）出现漏洞，攻击者可以制造出实际上并不满足条件的伪证明，从而通过网络验证。如果这种问题被恶意利用，可能导致不应存在的ZEC的伪造。

实际上，在Zcash的Orchard证明系统中发现了这种伪造可能性的漏洞。在此时，出现了“隐私悖论”问题。为了隐藏诚实用户的交易信息，账本被严密封存，因此，过去是否有人利用这个漏洞实际制造了伪币就变得无法追踪。

封住入口，出口设旋转门：‘铁木’与‘旋转门’的解决方案

Zcash开发团队为了解决这个问题，逐步退役Orchard池，并开设了新的保护池“铁木（Ironwood）”。并在旧的Orchard房间与新的铁木房间之间的资金转移通道上安装了名为“旋转门（Turnstile）”的特殊会计检查站。

旋转门的工作原理类似于游乐园或地铁的出入口闸机。

• 入口封闭：防止在Orchard中生成新的保护输出，确保池内不会再次积累新的价值。
• 出口限额设置：旋转门根据过去正常进入Orchard池的价值总量，限制可以流出的总价值。
• 超额供应阻断：即使假设房间内生成了伪造的ZEC，也无法无限制地将其与正常供应量相加，排出铁木之外。

旋转门并不逐一区分真实币和伪币。相反，它限制了从Orchard流出的总金额，因此即使生成了伪造的ZEC，也能防止其供应量增加并外泄。

用数学确保安全：‘形式验证’

Zcash在构建新的铁木系统时应用了形式验证（Formal Verification）技术。

如果说传统方式是“安全专家目视检查代码但未能发现漏洞”的水平，那么形式验证则是“以数学命题证明系统必须满足的安全属性”的方式。这就像在解答考试题时，将已知的数学公式代入以数学方式确认错误可能性。

Zcash单向清空Orchard池，并对通过旋转门流出的总价值设置上限，同时引入了经过数学验证的铁木池的主要安全功能。在隐私的情况下无法直接查看过去账本的情况下，设置了多层安全装置以恢复对供应量的信任。由此，“在保护用户隐私的同时，安全地保护总共2100万个ZEC的供应量的信任”得以重新获得。

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