採用零知識證明最知名的技術就是匿蹤幣 Zcash 的 zk-SNARKs 。目前主流加密貨幣，不論是比特幣或以太幣都是匿名資訊公開，簡單來說就是不會有人知道錢包的主人是誰，但是大家都知道這錢包有多少錢、做過哪些交易，這將大幅降低人們使用的意願。請想像一下，在加密貨幣支付的生活下，你想瞞著你老婆買 Switch，雖然他不直接擁有錢包，但他卻能看到你的錢包轉帳金額，與轉到哪個錢包，輕輕鬆鬆就能查出你做的好事。
零知識證明是一個相當有趣的驗證方式，能夠在不公開交易資訊的情況下，礦工還能夠驗證交易的有效性，以太坊創辦人Vitalik Buterin 也多次公開讚賞 zk-SNARK 的零知識證明技術，並表示此技術有助於提升以太坊的交易速度。
零知識證明是什麼？
究竟零知識證明是什麼意思呢？用一個有趣的方式跟大家解釋。
小時候沒有智慧型手機也沒有電腦玩，唯一的樂趣就是玩 Where is Wally ，找出圖片中 Wally 在哪裡，大家可以玩玩看，回味一下沒有3C的童年時光，如果你找了十分鐘還是找不到，開始懷疑我在騙你，Wally 根本不在圖片裡的時候，零知識證明就能太上用場了！
零知識證明的概念就是「不透漏詳細資訊的情況下，證明自己知道真相」。如果我直接告訴你 Wally 在哪裡，那你就沒辦法繼續玩了，所以我給了你一張 Wally 的截圖：
透過這張圖，除了能夠證明 Wally 真的存在，而且我知道在哪裡之外，由於你不知道 Wally 的實際位置，你還能夠繼續尋找 Wally，零知識證明就是這麼簡單的概念。
零知識證明類型：交互式零知識證明
了解零知識證明之後，我們再來介紹什麼是交互式零知識證明，我們一樣用童年遊戲來跟大家解釋。
有一天阿菜出了一道數獨的題目給阿平，阿平回家玩了三天三夜，發現根本解不出來，由於阿菜平常做人不老實，阿平懷疑阿菜的這道題目根本沒有答案，只是隨便填幾個數字進去，於是隔天氣沖沖地跑去找阿菜。
但是阿菜覺得自己秀才遇到兵，有理說不清，這道題目明明就是好不容易設計好的，於是阿菜就決定用一個方式證明給阿平看，讓他知道這道題目是真的有解。
阿菜先讓阿平轉過身去，阿菜拿出 81（9×9）張空白的卡片放在桌上，在每張紙上寫上 1-9 中的一個數字，然後把這 81 張卡片按照解答順序排列在桌上，代表謎底的卡片，數字面朝下放在桌上，公開數字的卡片，則數字面朝上放在桌上。
排好之後，阿菜叫阿平轉過身，跟阿平說「現在我全部都按照順序擺好了，但是我不會讓你看答案，你可以隨意選擇按照行、列或按照 3×3 的九宮格來檢驗，你可以隨便選一種。」
阿平不知道阿菜葫蘆裡賣甚麼藥
「不給看答案，就能讓我知道你沒騙我，我看你搞甚麼花樣，我在 “行” 與 “列” 當中選擇檢驗 “行”。」
於是阿菜按照順序將每一行的牌收起來，裝在麻布袋裡，並將所有的牌搖散。
「好了，你隨便選一袋吧，只要袋子裡的數字是1~9就代表我的題目沒有錯。」
阿平把每一個袋子打開，仔細檢查每一個袋子裡的牌，結果數字確實都是1~9沒有重複，但是阿平很不服氣。
「那又怎樣，雖然”行”的數字沒有重複，那也不代表”列”跟”九宮格”裡的數字沒有重複阿。」
阿菜解釋
「可是我事先也不知道你會按照”行”、”列”還是按照”九宮格”來檢驗啊。我是按照題解來放置卡片的，你選啥我都沒在怕的」
阿平想了想，確實，一個數獨只有真正正確的解才能保證每一行、每一列、每一個九宮格里的數字都是沒有重複的1-9。阿菜如果真的在騙他，阿平也至少有1/3的概率可以抓到他在騙人。
阿平又按照同樣的方式輪流將”行”、”列”和”九宮格”檢驗了好幾遍，結果袋子裡的數字真的都沒有重複。
藉由這個故事，我們發現，阿平選擇”行”、”列”和”九宮格”，阿菜再將卡片收集起來交給阿平驗證，像這樣一來一往，不斷提出證據給對放驗證，就是所謂的「交互式零知識證明」。
「交互式零知識證明」需要驗證方（阿平）在證明方（阿菜）放好答案後，不斷的發送隨機試驗，是最簡單的零知識證明與驗證方式。
就像是我們打電話給銀行客服，客服人員會詢問你的出生年月日與身分證字號，來驗證你是否為本人。然而，這種方式只有建立在驗證方與證明方對立的情況下才能成功，一旦牽涉到第三方，驗證和證明雙方事先串通好，那麼他們就可以在不知道真實答案的情況下作弊。因此衍生出了另一種證明與驗證方式「非交互式零知識證明」。
零知識證明類型：非交互式零知識證明
後來阿平跟阿菜找了阿佑一起玩數獨，阿平跟阿菜向阿佑展示了這個驗整方式，阿平將”行”、”列”和”九宮格”檢驗了一輪後，只見阿佑沉默不語，若有所思。
隔天阿佑找來阿菜跟阿平
「你們平常最愛胡搞瞎搞，我很難信任你們，昨天你們的驗證方式，如果你們兩個串通好，那檢驗出來的答案就不值得相信，所以我做了這台機器『零知識數獨非交互式證明機』。」
這台機器基本上就是把阿菜和阿平之前當面做的那套證明自動化，不再需要人為交互驗證。阿菜只要把卡片放在傳送帶上，機器會自動選擇按行，或列，或九宮格來收取卡片，放到袋子里打亂順序，然後把袋子通過傳送帶再送出來。然後阿菜就可以當著大家的面拆開袋子展示裡面的卡片。
機器裡有控制面板，可以設置檢驗”行”、”列”和”九宮格”的檢驗順序，阿佑把驗證順序設定好之後就把外殼焊死，沒有任何人會知道驗證順序，阿佑就能放心的和他們倆玩數讀了。
但是現在換阿菜跟阿平兩人不開心了，驗證的順序只有阿佑知道，這樣他不就有機會搞鬼了。於是，他們三個人集結起來，讓阿佑再次把外殼打開，然後大家一起設置控制面板上的驗證順序。這個過程稱為“可信任的初始設置儀式（trusted setup ceremony）”。
阿菜提議把這台機器放在一個漆黑的屋子裡，把旋鈕上的指示貼紙都撕掉。三人輪流進入屋子，阿平還提議大家進房間時蒙上眼來保證隨機性。這樣，最後這些旋鈕所代表的驗證順序他們三個人都沒有辦法知道，就能保證這驗證結果的可信度了。
「交互式零知識證明」之所以存在風險，是因為過程中需要需要在證明方與驗證方雙方交互驗證，但「非交互式零知識證明」則不需要這種互動，但是會額外需要一些機器或程式，並且需要一串試驗序列，這個試驗序列不能被任何人知道，才能維持驗證的公正性。有了這麼一個程序和試驗序列，證明機就能自動算出一個證明，並且能防止任何一方作假。
運用在區塊鏈的零知識證明所採用的就是「非交互式零知識證明」，將交易資訊交給程式，程式會給出一份證明給礦工驗證，礦工雖然不知道交易的詳細資訊，卻能夠透過這份證明，驗證交易的有效性。最有名的例子就是 Zcash 的 zk-SNARKs 零知識證明技術。
零知識證明總結
透過這些故事，我們就能知道零知識證明的本質，就是在不透漏我所知道或擁有的某樣東西的前提下，向別人證明我有很大機率（這點很重要，零知識證明只是一個概率上的證明）確實知道或擁有這個東西。
將零知識證明的概念運用在區塊鏈上，除了解決加密貨幣的隱私問題外，零知識證明還能夠提升網路的效率。藉由 zk-SNARKs 礦工可以不用再重新執行交易的運算，而是只要對方提得出證明即可，能夠將大量信息量壓縮，大幅提升網路的吞吐量。
*本文由 AMIS 首席科學家 – 陳昶吾博士協助審閱。
