Crypto行业被广泛关注的零知识证明技术,并非是这几年刚冒出来的新技术,而是在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
AlessandroChiesa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-knowledgesuccinctnon-interactiveargumentsofknowledge,可以拆解成三部分来理解:
Cardano网络上年初至今已新增超1000个Plutus V1智能合约:5月20日消息,自2023年初以来,Cardano网络上增加了超过1000个Plutus V1智能合约。数据显示,截至2023年5月17日,有5776个Plutus V1 Scripts,而1月1日记录的V1 Scripts为4718个。
值得注意的是,Plutus V1的所有内置类型和功能都被添加到Plutus V2中。截至发稿时,Plutus V2 Scripts的数量为2494个。[2023/5/20 15:15:17]
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。
Binance.US现已提供Web3域名,定价为10美元:5月15日消息,Binance.US近日在推特上宣布,用户已在该平台可申领个性化域名。根据申领页面,每个域名定价为10美元,永不过期,名域与Binance.US上的50多种加密货币兼容。该域名是基于Polygon网络上的NFT,与Binance.US钱包相关联,由Binance.US和NFT域名服务提供商Unstoppable Domains管理。
此前4月27日消息,Binance.US将通过与Unstoppable Domains的合作向其用户提供Web3域名。[2023/5/15 15:03:21]
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。
Interlay创始人:建议采用BRC-21标准在比特币上铸造完全去中心化的、跨链的代币:金色财经报道,互操作性创业公司Interlay创始人Alexei Zamyatin 在社交媒体上称,建议采用BRC-21标准,在比特币上铸造完全去中心化的、跨链的代币。这允许铸造L1资产,如ETH,SOL,DOT和稳定币,如DAI,LUSD到比特币上,并在闪电网络上使用它们。[2023/5/8 14:49:04]
简单来说,传统方案是交互式证明,即示证者和验证者之间反复确认,你可以理解为示证者不断向验证者询问“是或不是?”,然后验证者不断给出回答,直到最后碰出一个正确答案来,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”,而是提前先搞一个「可信初始化」,从而生成公共参考字符串,然后所有的示证者都可以直接访问它。
LABEL Foundation获得DWF Labs 100万美元投资:金色财经报道,韩国区块链音乐组织LABEL Foundation已Web3投资公司DWF Labs的风险投资。DWF Labs已向LABEL的生态系统注资100万美元,以促进其开创性Dapp TRACKS的发展,并通过向市场推出创新解决方案来扩大其用户群。
多年来,LABEL Foundation已经筹集了两轮成功的投资,由传统投资公司eBest Investment&Securities和Groom Investments领投。[2023/4/10 13:54:41]
打一个通俗的比方。交互式证明相当于老师要批改每一个考生的每一道考题,效率很低,但正确答案只掌握在老师这边,基本不存在有人偷答案的情况。
但zk-SNARK直接上传了正确答案,然后让考生自己对答案,非常高效,代价是答案有可能被泄露,虽然这个答案系统是经过加密的。
因此针对zk-SNARK容易被泄露的问题,有很多围绕着提高「答案系统」安全性的解决方案,不同采用zk-SNARK的项目方的方案各有不同。如zCloak钱包是直接把算法以纯文本的形式发给用户,用户下载到本地去做计算。
zk-STARK:概率证明+缓冲时间
zk-STARK是成立于2017年12月的StarkWare团队开发的,它是针对zk-SNARK的替代解决方案。研发历时一年多,经过无数次迭代才彻底搞定,已经到2019年了。
zk-SNARK是提前生成公共参考字符串,用非交互式证明的方式提高了证明效率,但也留下了隐患。zk-STARK虽然是交互式证明,但它是一种巧妙的交互式证明——通过哈希函数碰撞来保证安全性,因此也实现了高效证明。
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来作为缓冲。
zk-SNARK和zk-STARK的区别
1.透明度
zk-SNARK的公共参考字符串通常由一个小团体来保管,因此有泄露的可能性,从而被恶意利用,如创建虚假证明。
zk-STARK则直接利用生成随机性的参数来验证,不需要任何第三方的「答案系统」,因此透明度大幅提高。
2.抗量子计算机攻击
zk-SNARK未来会轻易被量子计算机暴力破解。当然,量子计算何时到来还是个问题。
zk-STARK采用的是哈希函数碰撞的方法来证明,理论上量子计算机的暴力破解是无效的。
3.可扩展性
zk-SNARK的证明在链上更具可扩展性,zk-STARK在纯链上似乎没有优势。
StarkWare官网宣称是最快的,可能是因为zk-STARK允许链下进行大规模计算和存储,然后在链上完成验证,因此可扩展性显著提升,而成本显著降低。
总结
zk-SNARK技术被采用得最多,尤其是在以太坊扩容场景中。zk-SNARK主要是围绕「隐私保护」去做身份、支付、DeFi、资产证明等各种应用。
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。
不过据StarkWare团队在2022年的说法,已经解决了可扩展性,该把目标瞄准「隐私保护」了,而方式是通过StarkNet的Layer3以及Layer4中以分形分层的方式解决,这似乎与zk-STARK证明系统本身没有直接关系。
至少就目前而言,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……
当然长远来看,zk-STARK可承载的运算量更大,可能更有前景。
总的来说,zk-SNARK和zk-STARK的关系,有些像Optimisticrollups和ZKrollups的关系,前者短期利好,后者长期利好。
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