3D零知识算法全解析报告_45页_2mb

3D零知识算法全解析报告总结

核心内容

3D零知识算法是金融壹账通FiMAX团队自主研发的区块链平台底层核心实现算法，解决了区块链在实际应用中面临的隐私困境和数据孤岛问题。该算法结合了多种隐私计算技术，包括Functional Encryption、多方安全计算MPC和FHE全同态技术，实现了在数据加密状态下进行四则运算和逻辑验证。

主要观点

• 数据隐私保护：3D零知识算法支持在密文状态下进行数据的运算与验证，保障了商业主体的数据隐私与安全。
• 数据使用与加密的矛盾解决：该算法能够在不泄露数据明文的情况下，实现数据的逻辑运算和验证，解决数据加密与数据使用之间的矛盾。
• 打破数据孤岛：3D零知识算法可以实现跨链的数据运算与验证，打通不同区块链平台，构建统一的数据闭环。
• 性能优势：3D零知识算法将零知识证明的运算和验证时间从数十秒提升到1毫秒以内，极大提升了业务系统的运行效率。
• 应用场景广泛：该算法已在多个实际项目中得到应用，包括跨境贸易、中小企业融资和商品溯源等场景。

关键信息

一、应用场景

1.1 数据在密文状态下的运算与验证

• 在联盟链中，各参与方的数据以密文形式存储。
• 通过3D零知识算法，可以在不暴露明文数据的情况下，进行数据的交叉验证。
• 例如：验证发票金额是否等于货物数量乘以单价。

1.2 数据在不出库情况下的运算与验证

• 数据不离开本地系统，仍然可以实现数据价值的共享。
• 外部验证方可以提交验证公式，区块链系统在密文状态下进行运算与验证。
• 例如：验证不同参与方的数据是否满足特定业务逻辑。

1.3 打破区块链间数据孤岛构建区块链生态

• 通过3D零知识算法，实现跨链数据的运算与验证。
• 各区块链平台可以保持数据隐私，同时共享数据价值，消除链间数据孤岛。

二、API介绍

2.1 执行模式

• 预先证明模式：数据所有方主动提交零知识证明，由智能合约验证。
• 实时证明模式：数据拥有方协助提供零知识证明，外部验证方进行验证。

2.2 零知识算式

• 支持四则运算，例如 (a * b + c) * d + 100 == e / f - 10。
• 支持文本和布尔类型的数据进行密文比对验证。

2.3 数据模板

• 数据模板用于规范数据结构，支持明文、对称加密和零知识证明加密。
• 模板中指定字段的加密方式、精度、是否支持负数等属性。

2.4 应用示例：贸易融资业务

• 预先证明模式：Beta电子向区块链提交发票、订单和报关单的交叉验证证明。
• 实时证明模式：银行验证提运单与报关单中的货品数量是否一致，以及提运单的有效期是否合法。

三、算法详解

3.1 基础执行模式

• 使用Pedersen承诺和双线性映射实现加减乘除的验证。
• 加法和减法可通过同态特性直接验证，乘法和除法需要通过双线性映射和签名验证。

3.2 批量执行模式

• 支持批量验证多个乘法运算，提高效率。
• 验证消耗为线性，适用于复杂业务逻辑。

3.3 零知识加密数据隐私隐藏技术（FactHiding）

• 通过增加额外参数和签名验证，实现数据验证的主动安全。
• 可用于验证数据是否相等或比较大小关系，如 [a] >= [b]。

3.4 总结

• 3D零知识算法具备 Perfect Completeness、Honest Verifier Zero-Knowledge 和 Computational Soundness。
• 相比其他算法，3D零知识算法在安全性、证明方性能和实用性上具有明显优势。
• 但由于性能瓶颈，FiMAX团队在2020年推出了下一代算法FXN。

四、FXN算法简介

• FXN是下一代3D零知识算法，全称为Fact-hiding X(Cross Validation) Network。
• FXN1和FXN2在相同论证复杂度下，分别优化了证明方和验证方的性能。
• FXN算法不依赖双线性映射，仅基于离散对数复杂问题假设，具有更高的理论安全性。
• FXN算法实现了Circuit Universal，可以直接使用标准数学公式进行运算。

五、性能对比

六、主要相关专利

• 本报告涉及多项相关专利，涵盖3D零知识算法及其应用场景，具体信息请参考报告附录部分。

七、应用案例

1.3.1 案例一：天津口岸区块链验证试点

• 项目背景：基于WTO《贸易便利化协定》，助力海关及跨境贸易参与方实现“两提两控”目标。
• 应用效果：实现数据共享与隐私保护，提升贸易真实性可信度，降低操作成本和风险。

1.3.2 案例二：广东省中小企业融资服务平台

• 项目背景：由广东省金融局发起，旨在解决中小企业融资难题。
• 应用效果：通过FiMAX全加密框架和3D零知识算法实现信息交叉验证，提升融资效率与安全性。

1.3.3 案例三：区块链跨境供应链商品溯源平台

• 项目背景：构建一个跨境商品溯源平台，实现数据可信可控的交换。
• 应用效果：通过加密数据和零知识验证，提升商品溯源真实性，为监管和消费者提供可信信息。

八、未来展望

• 3D零知识算法将继续优化，并由FXN算法替代。
• 未来将与更多跨境贸易平台对接，构建全球互联互通的区块链贸易生态。