ZK-STARK技术详解：优势、原理与应用

深入理解零知识证明：ZK-STARKs 与递归 ZK-SNARKs

在之前的文章中，我们探讨了 ZK-SNARKs 的技术细节、优缺点和应用场景。今天，我们将继续深入零知识证明的世界，介绍另外两种重要的技术：ZK-STARKs 和递归 ZK-SNARKs。

什么是 ZK-STARKs？

ZK-STARKs 是 "Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge" 的缩写。和 ZK-SNARKs 类似，它也是一种零知识证明技术，能够证明某个声明是有效的，而无需透露关于声明本身的任何信息。

可以这样理解：你向别人证明你拥有某个秘密，但你不用告诉他这个秘密到底是什么。

ZK-STARKs 与 ZK-SNARKs 的关键区别

ZK-STARKs 的主要优势在于其可扩展性和透明性：

• 透明性： ZK-STARKs 不需要可信设置，也就是说，它不需要一个由受信任方生成的公共参考字符串 (CRS)。相反，它使用可公开验证的随机性来建立证明者和验证者之间的交互。这就像在阳光下进行交易，所有信息都是公开透明的。
• 可扩展性： ZK-STARKs 的证明和验证复杂性与计算复杂性呈拟线性关系。这意味着，当需要验证的计算量增大时，ZK-STARKs 生成和验证证明所需的时间增长相对缓慢。相比之下，ZK-SNARKs 的复杂性增长更快。

总的来说，ZK-STARKs 更适合处理大规模交易的应用。

资料来源：Source: Adam Luciano

ZK-STARKs 的优势：

1. 无需可信设置： 减少了用户的信任假设，提高了安全性。
2. 可扩展性： 计算和验证速度更快，即使计算复杂性呈指数级增长，证明和验证时间仍然很短。
3. 最大吞吐量： 能够安全且可验证地进行链下计算，从而扩展区块链的性能。
4. 更高的安全保障： 使用抗碰撞哈希进行加密，被认为可以抵抗量子计算攻击。

ZK-STARKs 的缺点：

1. 更大的证明尺寸： 相比于 ZK-SNARKs，ZK-STARKs 的证明更大，这使得在以太坊上验证的成本更高。
2. 采用率较低： ZK-SNARKs 是零知识技术在区块链中的早期应用，因此拥有更大的市场份额和更完善的开发者生态系统。

哪些项目正在使用 ZK-STARKs？

• StarkNet： 以太坊上的 L2 网络，允许去中心化应用程序实现无限的可扩展性。
• dYdX： 基于以太坊的去中心化交易所，为用户提供快速且低成本的交易、借贷服务。
• Polygon Miden： 具有 EVM 兼容性的 ZK rollup，旨在允许开发者迁移以太坊原生 dApp 以享受 L2 网络上的可扩展性。

什么是递归 ZK-SNARKs？

递归 SNARK 系统可以为不同的交易区块并行生成证明，并将它们聚合成一个提交到主区块链的单个区块证明。简单来说，就是一个 SNARK 可以验证其他的 SNARK。

资料来源：Matter Labs

递归 ZK-SNARKs 解决了什么问题？

递归 ZK-SNARKs 通过将多个 L2 证明包含在提交给 L1 链的单个证明中，极大地增加了可以用 ZK 证明完成的交易数量。

递归 ZK-SNARK 与常规 ZK-SNARK 有何不同？

递归 ZK-SNARK 可以通过将为不同 L2 块生成的 SNARK 组合成一个提交给 L1 链的有效性证明来验证多个交易块。

零知识证明技术正在从隐私保护工具演变为扩展区块链性能的关键技术。随着 ZK rollup 的兴起，可以肯定地说，ZK-SNARKs、ZK-STARKs 和递归 SNARKs 将在推动以太坊扩展方面发挥重要作用。