ARK:批判“加密显学”零知识证明（ZKP）_Wettok Market

*注：首先，这是一个用一个小时写的草稿。主要是为了快速收集信息，所以可能存在非常多的潜在错误和不完整的信息。

对ZK的主要批评包括两个：

一是证明时间长(因此有各种benchmark、各种新的ZK协议和各种硬件优化）；一是系统和应用程序安全性仍然需要测试。证明生成性能?

零知识证明是区块链领域非常流行的技术。由于链上计算资源稀缺且昂贵，零知识证明允许这些计算在链下进行，虽然链下证明生成的总时间消耗非常高，但它仍然压缩了最终证明和相关的计算验证，从而允许计算“在链上”。

ZK证明生成时间过长的问题往往被研究者和开发者所忽视，因为这本质上是ZK需要做出的权衡。

虽然他们没有直接批评ZK的这个缺点，但是他们有很多从对面解决这个缺点的方法和讨论。

印度储备银行副行长：稳定币对政策主权构成生存威胁:金色财经报道，印度储备银行副行长表示，稳定币对政策主权构成生存威胁，并且只对少数国家有用。考虑到对稳定币的担忧，央行数字货币（CBDC）对每个国家来说都是更好的“稳定解决方案”。稳定币对美国和欧洲等经济体有利，稳定币可能与这些国家的货币挂钩。但在印度这样的国家，它们有可能取代卢比在当地经济中的使用，这在一定程度上要归功于政府通过向私人参与者发行货币而获得的利润。[2023/7/12 10:50:48]

也就是说，他们通过提出各种解决方案并进行大量基准测试来隐含地谈论ZK的极长证明时间。

a)Benchmark?

在衡量ZK应用之前，我们首先要测试ZK协议底层commitment的性能。

因为比如，FRI导致STARK，KZG导致常规SNARK，IPA导致Bulletproof。底层承诺的性能测试对于ZK应用的性能并不直观，但对于理解ZK证明时间长的问题很有帮助。

数字时尚公司DressX获1500万美元A轮融资:金色财经报道，时尚科技公司 DressX 筹集了 1500 万美元的 A 轮融资，由总部位于柏林的加密货币风险投资公司 Greenfield 领投。该轮融资于 2 月底结束，参与方还包括 Slow Ventures、The Artemis Fund、Red Dao 和 Warner Music等。 虽然其大部分数字时尚产品都是链下的，但该公司已开始通过建立自己的 NFT 市场并通过与交易所 Crypto.com 合作来深入研究 web3 。[2023/3/14 13:03:50]

从上面的链接我们可以看出，这些底层承诺协议不仅计算复杂(可能导致证明时间长)，而且还存在内存消耗非常大的问题。

当然，内存消耗其实更多的是跟硬件配置要求有关，这跟我们今天要讨论的话题是不一样的。

Transit Swap漏洞利用者将另外2612枚BNB转回Transit Finance:10月3日消息，跨链DEX聚合器Transit Swap漏洞利用者已将另外2612枚BNB转回Transit Finance，但选择保留剩余的1万枚BNB并将其发送给Tornado Cash作为漏洞赏金。攻击者表示，他只利用了ETH和BNB Chain，如果攻击了其他链，如FTM、TRON、Polygon等，可以拿走近1亿美元。[2022/10/3 18:38:27]

对于具体的SNARK性能测试，a16zcrypto将它们分为前端和后端：

前端通常是ZK应用开发者接触到的Cairo语言/zkVM高级语言等；而后端是更接近SNARK证明生成时间的承诺等底层密码学操作。其中，作者提到SNARK证明生成具有大约100倍的计算开销，并且每个ZK协议都有额外的开销，例如：

QTC兼容PoST算法的solo mining软件将于6月30日测试完毕后推出:据官方消息：截止至6月9日18：30，QTC全网算力达到 1200P。6月30日前，QTC兼容PoST算法的solo mining软件测试完毕，可以正式启动。Chia miner除了可以通过矿池无缝接入QTC网络，也可以直接通过官网solo软件参与到QTC的网络。[2022/6/10 4:16:28]

“InGroth16,Pmustworkoverapairing-friendlygroup,whoseoperationsaretypicallyatleast2xslowerthangroupsInGroth16,Pmustworkoverapairing-friendlygroup,whoseoperationsaretypicallyatleast2xslowerthangroupsthataren'tpairingfriendly.,thisresultsinatleastanadditionalfactor-6slowdownrelativetothe100-|C|estimateabove.”

总体而言，可以说?zk-SNARK的额外性能开销在200-1000倍的范围内。

此外，文章还提到了zk-SNARK的其他限制，例如可信设置和内存使用。

ModulusLabs的文章测量了一些ZK协议的实际性能。有些基准是针对参数数量的，这对我们来说不是很直观。然而，在应用中，文章提到在Worldcoin用例中，即使使用“最快”的Plonky2，仍然需要几分钟的证明生成时间和数十GB的内存消耗，无法在个人电脑上运行。

b)递归和批处理?

为了减少证明生成时间，我们可以并行证明多个证明。

通常，有两种方法可以做到这一点：一种是批处理，另一种是递归。

简单来说，批处理是同时证明一批证明，最后将它们聚合在一起，而递归是在一个证明中验证其他证明。一般而言，递归方法具有更小证明大小?的额外优势。

一些更常见的聚合方法包括Halo2、Plonky2。他们每个人都以不同的方式执行批处理和递归，从而减少了证明时间。

除了ZK的协议层，ZK的应用层也可以有针对性的优化。例如，可以同时使用多个ZK协议(STARK+SNARK），或者针对宏观采取递归策略进行特定于应用程序的调优。

一般来说，这实际上减少了协议和证明分配方面的证明生成时间。在探索新的ZK协议时，减少证明时间是最重要的考虑因素。

c)硬件加速?

此外，从硬件角度进一步减少ZK应用在物理和节点层面的证明时间也做了很多努力。

首先，与前面提到的新协议一样，ZK协议被设计为尽可能对硬件友好，例如HyperPlonk。

Paradigm提到，ZK的证明生成速度慢主要是由于涉及大量的MSM和FFT，它们对硬件不友好，导致由于随机内存访问等问题导致最终证明生成速度慢。对于这些底层加密计算，ZK协议需要在它们的组成和规模上进行一些权衡，以使其对硬件更加友好。

几家ZK硬件加速厂商表示，GPU实际上是目前最经济和可配置的硬件选择，我们最终将有FPGA过渡到ASIC阶段。根据zk硬件公司的说法，他们的第一版ASIC可以直接减少至少30%的ZK证明生成时间。

此外，由于不同的服务器配置，将不同的云服务器作为节点运行可能涉及不同的硬件特定优化。

Security?

ZK现在的另一个批评是电路代码仍然需要正确(没有bug)。

如果ZK协议从健全性、完整性、零知识的角度受到攻击，我们将不再拥有有效的ZK系统。我们可以在这个链接中看到各种角度的攻击示例。

虽然ZK应用可以被称为trustless，但我们仍然需要确保项目的ZK协议和应用的代码和架构是正确的。区块链领域中存在多种ZK错误。例如，由于zkEVM的ZK电路代码库庞大的问题，Vitalik谈到了?ZK应用程序的多证明者的需求。

因此，ZK系统可能需要与形式验证等安全工具或Ecne等其他安全相关工具搭配使用。应用程序级别，它需要更多的审计，特别是对于像zkEVM这样的大项目。

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