Web3中文｜2023年zk赛道爆发 即将推出的Polygon zkEVM有多重要？lg...

Crypto行业被广泛关注的零知识证明（Zero—Knowledge Proof）技术，在1980年就被数学家S.Goldwasser、S.Micali及C.Rackoff提出。

零知识证明涉及一系列步骤，可以实现密码学中的「可用而不可知」。

而区块链有着公开透明、不可篡改等特征，意味着加密投资者的链上资产及交易记录是没有隐私可言的，于是零知识证明技术被引入了区块链，当中以zk-SNARK和zk-STARK最为关注。

zk-SNARK被项目方采用得最多，zk-STARK则被密码学专家认为优于ZK-SNARK。那么综合技术与实际应用，二者谁更优？

zk-SNARK：简洁 + 非交互性

Alessandro Chiesa等人在2012年开发了zk-SNARK协议，这是一种简洁化、非交互式的零知识证明技术，全称是zero-knowledge succinct non-interactive arguments of knowledge，可以拆解成三部分来理解：

• zero-knowledge：

零知识证明，在不暴露隐私情况下向对方证明一件事情，让数据「可用而不可知」。

• succinct：

简洁性，要证明的东西占用的空间很小，而且可以快速验证（几毫秒）。

• non-interactive：

非交互性，意味着证明者和验证者之间不需要有交集即可快速地得到验证结果。

zk-SNARK的简洁性和非交互性，是相对于传统的零知识证明方案而言的。传统方案是交互式证明，即示证者（宣称某一命题为真）和验证者（确认该命题确实为真）之间反复确认，然后验证者不断给出回答，直到正确答案出现，所以效率很低。

zk-SNARK的解决方案则不需要双方反复确认“是或不是”，而是提前「可信初始化」，从而生成公共参考字符串（CRS），然后所有的示证者都可以直接访问它。

zk-STARK：概率证明+缓冲时间

zk-STARK由成立于2017年12月的StarkWare团队开发，它是针对zk-SNARK的替代解决方案。研发历时一年多，经过无数次迭代至2019年才彻底搞定。

zk-STARK虽然是一种巧妙的交互式证明——通过哈希函数碰撞（一种概率证明的方式）来保证安全性，因此实现了高效证明。这个思路直接借鉴自2015年推出的交互式预言机证明（IOP）技术，简单来说是先把问题用密码学的方式打碎，然后验证者随机向示证者提出几个的问题，如果几轮下来，示证者都给出准确的回答，那么验证就通过了。

所以zk-STARK同样也只需要极少的计算资源就可以完成证明，但是它更安全，不存在答案泄露的风险。并且为了进一步确保安全性，还设置了争议时间延迟（DTD）来作为缓冲。

Vitalik Buterin看好的zk-STARK

在台北区块链周，以太坊创办人Vitalik Buterin 及Mask Network 创办人Suji Yan 进行炉边谈话，谈及了零知识证明(ZK) 技术、FTX 事件及以太坊未来发展等议题。其中就零知识证明，Vitalik Buterin看好zk-STARK技术，认为10 年后 zk-STARK 将与区块链一样重要。

zk-STARK作为一个强大的隐私技术，不仅可以解决区块链应用的问题，也可以为中心化系统的用户带来更好的安全性。

尽管区块链有开放、抗审查及遵守开发者所制定的规则等特性，但区块链同时也牺牲了可扩展及隐私性。不过有了zk-STARK 的技术后，这两点缺失皆可以兼顾。

在以太坊扩容场景中，zk-SNARK技术被采用得最多。zk-STARK虽然也在发展之中，但技术尚不成熟，至少在通用性上受限，所以我们看到大多是围绕着「可扩展性」去做各种应用，比如身份、支付、DeFi、资产证明等各种应用。

目前而言，大多数以太坊Layer2项目(zkSync、Aztec、Loopring、Scroll等)都采用的是zk-SNARK技术路线，除了通用性上受限，还有一个原因是普遍反馈说zk-STARK的开发难度过大……

总的来说，zk-SNARK和zk-STARK的关系，‍有些像Optimistic rollups和ZK rollups的关系，前者短期利好，后者长期利好。

超越zk-STARK的Aleo网络

Aleo相较 L2 的 ZKP 有一大优势，即挖矿算法更简单、便捷，且无gas费，同时保有扩展性、隐私性及高速运转性。

具体而言，Aleo网络在验证区块时，算法会产生一个随机数，通过 ZK 计算后最终结果若小于目标值则计算正确，最先计算完成的节点拥有出块权力。矿机每次在验证一个区块时都只需生成一个随机数即可开始计算，这种挖矿逻辑在形式上与比特币没有太大差别。

而 L2 的 ZKP 计算则不然。L2 面对的是一批次的交易，因此在验证时需要对每笔交易都进行 ZKP，最后打包上传 L1。

在运算方面，Aleo无需并行运算，可让GPU矿机无缝对接进来，这保证了Aleo网络的顺利运转。

如以太坊L2 ZK网络，单个 CPU 性能极强也不可能对成千上万笔交易进行逐个验证，必须通过像 GPU 这样拥有多个运算单元的设备进行并行运算。而Aleo在这一方面具有很大的优势，它不需要并行运算，GPU 矿机可以几乎无缝对接。

而以太坊L2 ZK网络，为了适应 L2 挖矿，GPU还需要进一步的算法优化以实现并行运算。

结语

可以看到，zk-STARK优于zk-SNARK，而Aleo网络优于zk-STARK。不确定这是因为前者基于ZK解决方案rollups协议，而后者从0到1搭建ZK技术，且基于Aleo系统和其它如Leo语言、共识机制等方面。

在零知识证明的技术路径上，我们可以认为Aleo原生ZK技术超越了L2 ZK技术。

编译：Yuanshan@Web3CN.Pro

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来源：金色财经