ZK SNARK

ZK SNARK 是一种以隐私为中心的证明系统，用于验证链上交易。它主要应用于三个领域：可扩展性解决方案、隐私交易和身份保护。^[1]^[2]

ZK SNARK 的全称是“零知识简洁非交互式知识论证”（zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge），它是一种零知识证明（ZKP），允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明某个陈述是真实的，而无需透露交易信息，且双方之间无需任何交互。它使交易在区块链上保持隐私和完全加密的同时，仍能根据网络的共识规则进行验证。^[1]^[2]

概述

ZK SNARK 是零知识证明（ZKP）的一种变体。ZKP 模拟了零知识这一特性，即证明系统在不泄露相关信息的情况下验证链上交互。证明系统是加密审计器，负责证明交互已经发生并验证交易输出的正确性。^[1]

ZK SNARK 需要证明者和验证者两方参与并进行反复交互。证明者将秘密信息传递给特殊算法以计算 ZKP，随后证明被发送给验证者，验证者使用另一种算法检查证明者是否确实知晓该秘密信息。ZK SNARK 主要用于区块链网络，以最大限度地减少常见的可扩展性问题。^[1]^[3]

历史

简洁非交互式知识论证（SNARK）为计算的非交互式委托提供了一种手段，由 Ran Canetti、Alessandro Chiesa 和 Eran Tromer 于 2012 年提出。作者描述了 SNARK 在公共参考串（CRS）模型中构建零知识（ZK）SNARK 的方法。当 ZK SNARK 这一零知识证明（ZKP）协议被添加到分布式账本解决方案中时，可扩展性和隐私性得到了增强。零知识证明（ZKP）最初由 Shafi Goldwasser、Silvio Micali 和 Charles Rackoff 于 1985 年提出，它允许一方仅证明其拥有一项信息，而不泄露该信息或任何额外信息。^[2]^[4]^[5]

第一个应用 ZK SNARK 技术的是 Zcash。Zcash 是一种基于 Bitcoin 代码库的注重隐私的加密货币，它使用 ZK SNARK 创建屏蔽交易，其中发送者、接收者和金额均保持私密。通过利用 ZK SNARK，Zcash 中的屏蔽交易可以在区块链上完全加密，但仍能根据网络共识规则被验证为有效。^[5]^[6]

ZK SNARK 的概念

ZK SNARK 代表“零知识简洁非交互式知识论证”。在理解其核心逻辑时，涉及五个概念：^[1]^[3]

零知识 (Zero-knowledge)

零知识确保仅揭示陈述的有效性，而不提供任何其他信息。^[1]

简洁 (Succinct arguments)

这指的是 ZKP 的紧凑性和验证速度。由于 ZKP 体积小且验证所需的计算能力极低，因此可以在几毫秒内完成验证。^[1]^[2]

非交互式 (Non-interactive)

非交互式证明减少了证明者与验证者之间的通信，使证明系统更加高效和实用。^[1]^[3]

论证 (Argument)

在 ZK SNARK 中，论证是证明陈述真实性的一系列数学运算。^[7]

知识 (of knowledge)

它是证明者为生成证明而处理的信息，永远不会透露给验证者。知识论证是一种加密声明，意味着证明者拥有特定信息。如果没有信息，证明者可能无法计算出有效的 ZKP。^[1]^[3]^[8]

用途

可扩展性解决方案

ZK SNARK 充当证明聚合器，因为它能为批处理中的多笔交易编译成单个证明。这单个证明有助于减少区块链上的存储占用和拥堵，从而提高交易吞吐量并降低交易费用。此外，ZK SNARK 证明是简洁的，可以轻松快速地验证所有交易的正确性。利用 ZK SNARK 技术解决 Ethereum 可扩展性问题的一些项目包括 zkSync 和 Polygon Hermez。^[1]

隐私交易

掩盖发送者和接收者地址以及交易金额等个人详细信息，是 ZK SNARK 促进区块链上隐私交易的一种方式。通过链上隐私交易，传统货币系统可以摆脱金融监管，机构可以使用由 ZK-SNARK 驱动的网络进行安全且私密的业务。利用 ZK SNARK 实现隐私保护的一些项目包括 Zcash 和 Tornado Cash。^[1]