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ARK:零知识证明的技术路径之争:zk-SNARK和zk-STARK谁更优?_Game Ark

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时间:1900/1/1 0:00:00

作者:Chloe

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:

Polygon社区提议将Polygon POS链与零知识(ZK)技术兼容:金色财经报道,以太坊扩展解决方案Polygon周二发布了一份提案前(Pre-PIP)讨论帖,探讨将其Polygon POS链与零知识(ZK)技术兼容。升级将使主链成为zkEVM validium ,这意味着该链仍将与以太坊虚拟机兼容。validium与ZK rollup略有不同,因为它们使用链下数据可用性模型,Polygon目前还提供ZK rollup,该rollup于3月上线。

据Polygon联合创始人Mihailo Bjelic撰写的博客文章,如果该提案得到Polygon社区的批准,重大升级将带来更高的安全性,并使区块链的框架更加面向未来。此外,Bjelic认为,这种升级将允许更快的交易确认,并扩展区块链。[2023/6/21 21:50:35]

zero-knowledge:

研究机构Geometry将正式启动并支持采用零知识系统和应用数学的Web3项目:6月28日消息,专注于零知识隐私技术的研究和投资公司Geometry已运营几个月时间,负责人为Aztec Network前首席执行官Tom Walton-Pocock,团队成员还包括Celo密码学负责人Kobi Gurkan和Oiler Network前增长主管Gregoire Le Jeune。Geometry表示,其还获得了由对冲基金经理Alan Howard支持的孵化器WebN Group的孵化。

Geometry已领投以色列零知识半导体公司Ingonyama的400万美元种子轮融资,并领投了对NFT市场流动性项目Soap Labs的200万美元种子轮融资,以及参投了跨链基础设施Socket的种子轮融资。[2022/6/28 1:36:24]

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」。

孙宇晨:波场将于周日推出实现零知识证明的DApp“justwrapper”:孙宇晨昨日在微信群透露,波场将于周日下午两点推出实现零知识证明技术的智能合约DApp“justwrapper”。第一版仅支持USDT,第二版开始支持TRX、BTT、USDJ、 JST、WIN等所有波场系token,未来还会支持BTC。孙宇晨称,justwrapper转账享有零知识证明级别的隐私,只有转账的人和收到的人知道这笔转账的发生。[2020/9/26]

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。

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。

西班牙跨国银行BBVA探索零知识证明及加密技术:5月4日消息,总部位于西班牙的跨国银行Bilbao Vizcaya Argentaria银行(BBVA)宣布与马德里研究中心IMDEA Software Institution合作,以探索零知识证明(ZKP)以及其他“先进的加密技术”。(Cointelegraph)[2020/5/5]

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。

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。

标签:ARKNARSTASTARKGame ArkBernard financeBaby Starlink DogeStarkNet

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