区块链与零知识证明技术在短租房中的应用

区块链与零知识证明技术在短租房中的应用

蒋晓妍王彬

（浙江师范大学）

摘要：区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库，在区块链技术发展周期的初期。比特币是区块链技术的第一次也是最著名的一次应用，我们看到了这种可在网络中建立信任而无需中央管理机构的技术的更多可能性——区块链技术具有彻底重塑我们所有经济活动的潜力。不局限于与比特币混杂在一起的思维方式，打开思路展开对区块链技术的想象会看到区块链技术无限的可能性。

结合零知识证明技术完成对用户的身份认证，保障交易的安全性是达成共识应用于商业交易的重要基础。随着互联网公寓的兴起，线上交易，线下入住与传统的房主登记租客信息完全不同的身份认证方式使得基于零知识证明的身份认证和网络智能门锁相结合成为新趋势。重点聚焦于零知识证明技术，阐述并分析了零知识证明应用到短租房身份认证中的技术挑战，解决方案以及面临问题。

关键词：区块链;零知识证明；Airbnb

1引言

随着区块链技术得到更广泛的了解，许多人将关注它如何颠覆现有行业。电子商务、法律服务和房地产将会成为低成本基于区块链技术服务的目标。一些中间商将提供更多的价值而不仅仅只是信任。区块链服务允许个人之间直接互联、共享和交易，进入真正的共享经济。区块链是一个实现真正的对等交易和“共享经济”的平台。

由此，我们开始思考以Airbnb为例，是否可以将区块链与之前网络智能门锁联系起来，完成一个线上注册，选房，联络，支付，线下认证入住的点对点互联交易的互联网公寓。由零知识证明与身份认证保证安全性，区块链保证资产交易，这将是一个全新的突破！

图一

2零知识证明与身份认证

2.1零知识证明

零知识证明提供了一种能向别人证明拥有某知识但不透漏该知识的一种方法。实际上也可概括为A要向B证明自己拥有某个房间的钥匙，假设该房间只能用钥匙打开锁：

1、A把钥匙给B,B拿钥匙开锁

2、B确定房间内有某一物体，A自己打开门将该物体拿出来给B看后者属于零知识证明，整个证明过程B并没有看到钥匙的样子，但却能证明A有钥匙。

2.2身份认证

身份认证也称为“身份验证”，是指在计算机及其他网络系统中确认操作者身份的过程，从而确定该用户是否具有对某种资源的访问和使用权限，进而使计算机和网络系统的访问策略能够可靠、有效地执行，防止攻击者假冒合法用户获得资源的访问权限，保证系统和数据的安全，以及授权访问者的合法利益。

如何保证操作者的物理身份与数字身份相对应呢？身份认证就是为了解决这个问题，作为防护网络资产的第一道关口，身份认证有着举足轻重的作用。

把零知识证明与身份认证结合在一起，就是要实现证明者通过自己拥有的信息证明自己的物理身份，在验证者不知道具体消息内容的情况下，使验证者相信其物理身份就是他的数字身份。

3以Airbnb为例

3.1Airbnb平台介绍

Airbnb是当下最具代表性的短租互联网公寓，其信用系统建立在零知识证明思想之上。Airbnb是能够实现用户从注册到选择房源预定支付收到密钥到最后入住完整流程的线上短租房交易软件。注册Airbnb账号需要提供身份证件和个人详细资料，你也可以查看房东的身份证明，身份证明将是实名认证的依据。其中手机号码非常重要（预定以后将向用户绑定的手机号发房间的门锁的密码）。软件提供线上聊天功能功能，方便房客和房主沟通，线上预定房间后线下自助入住。完整的交易需要线上线下的协作离不开智能门锁的硬件支持。

3.2Airbnb支付手段

支付时可能在不同的国家存在汇率和货币兑换问题，系统会自动兑换付款采用的汇率将会在确认预订之前显示在结算页面。每一笔交易都会收到房东保障金计划的保护。第三方支付处理公司如支付宝，信用卡或银行卡发行银行，可能会对的交易收取手续费和货币兑换费。基于这些问题我们构想是否能用比特币交易替代传统支付方式，交易过程由区块链保障，这样既不存在兑换汇率的问题，也不会收取手续费。

3.3零知识证明在Airbnb中的应用

用户在平台支付成功以后系统将会给用户注册时绑定的手机号码发送房屋门锁的密码（这串密码的时效等于房客租房的时长期限，期限过后会更新密码）。用户到了地址以后凭密码开门，房主只需要根据其是否能打开门锁判断房客身份。智能门锁的开关状态是会给房主实时反馈的。房客相当于证明者，只要房客可以打开房门那么就证明房客就是网上订房的人。房主相当于验证者，始终不会知道房客的开门密码，但能通过房客是否打开了门锁验证房客的身份。

4零知识证明的算法实现

零知识证明分交互式与非交互式两种，而在区块链的系统中，交互式是不适合的，因为区块链中的每一个节点都要验证交易的有效性，而交互式需要发送方与区块链系统全网验证节点进行信息交换才能达到保护隐私的目的，所以在区块链系统中应该采取非交互式零知识证明。

非交互式零知识证明中，zkSNARKs最为成熟。zkSNARKs算法需要一个中心化的初始化阶段，用于创建生成零知识证据的证明密钥以及验证零知识证据的验证密钥。而区块链本身是一个去中心化的系统，那么zkSNARKs算法的初始化阶段无疑给区块链带来了信任风险，因此如何保证zkSNARKs算法可信地构造初始化阶段是应用到区块链中需要克服的关键性技术挑战。零币系统中设计了一种多方安全计算式的初始化阶段，即多方在不泄露各自信息的前提下协同计算出证明密钥与验证密钥，但是证明密钥与验证密钥只需生成一次，后续可以反复使用。

5.结束语

在数字经济全球化背景下，区块链技术的出现使得通过互联网进行价值转移成为可能，区块链与零知识证明技术应用于共享经济成为大势所趋。然而，基于复杂算法的信任机制，交易支付仍面临巨大的挑战，因此如何实现点对点支付保障隐私安全成为了阻碍区块链广泛应用的阻碍。金融服务中的应用只是一个小众用例。区块链技术在各行各业还存在着其他有价值的用例，包括供应链，比如在钻石交易中提供真伪证明（例如EverLedger）；或者为贵重物品启用保管链（例如Assetcha.in）；或者在地产市场提供更好的租约协议（例如Midasium）等。想象力有多丰富，机会就有多大。

本文详细讲解了当下区块链技术在短租房平台中的应用，重点围绕零知识证明技术展开，阐述了零知识证明与区块链结合需要考虑的几个常见问题，并且对零知识证明在区块链中的技术挑战做了说明。未来区块链的应用仍然任重而道远，如何实现快速高效、可信的零知识证明算法以及如何实现能够抵抗量子计算的零知识证明算法，都是需要进一步解决的问题。