（现货合约量化机器人）频繁出圈的 “ZK” 到底是什么？一文带你了解 ZK 技术的现状和未来发展。发表时间：2023-03-11 11:39
想像下一代安全互联网技术，从登陆时时刻刻逐渐，你的个人信息内容就受到保护。在这个新的互联网技术中，你数据信息将留到你的机器设备内，你能完全掌控自身的信息，规避了失窃或诈骗风险和不安。对于我们来说，一个将安全与隐私做为优先选择未来的发展互联网基础设施很有可能比预期的迅速出现。 现如今的网络设施致力于从每一次互动中提取数据并存储在集中型文件存储中。企业接着利用这个数据统计分析用户的在线个人行为，并把精准定位广告宣传以获取盈利，对用户其价值不大。自然，信息共享对于很多互联网技术应用程序的功效也是非常重要的。从百度搜索引擎到社交平台，再从电商网站，信息共享让我们日常日常生活中常依靠的各种各样在线活动得以实现。 可是很多互联网技术用户愈来愈期待拥有一个私人的互联网技术。这就需要新基础设施，在这样一个基础设施建设中，用户不容易默认设置与应用程序分享其信息，但依然能从网络驱动的在线应用程序中获益。这能通过在手机客户端实行测算，并向中间实体线或电子计算机证实来达到。零知识证明（ZKPs）和合同是成为新互联网基础设施的基础梁的领跑侯选人，在其中个人隐私是默认。 并不仅仅是一场将来的想象；这一领域的巨大潜力已经聚集。Steel DAO 的新成立的数字货币科学研究单位一直在跟踪这一领域，并且在 2022 年承载了超出 7.25 亿美元资金流入专业搭建零知识证明解决方案“纯游戏玩家”企业。在其中最大的一个二轮股权融资是 Aleo 和 Matter Labs 的 2 亿美金股权融资，其次 Aztec 的 1 亿美金股权融资。其他企业还包含 Scroll、RiscZero、Elusiv 和 Mina Protocol。 这篇文章有关 ZK 的探索是来自于美国著名风险投资机构 Bessmer Venture Partners。本文用有利于了解的形式表述什么叫 ZKPs 和 zkEVMs，并关键讨论该领域的三个主要自主创新类型：个人隐私、可扩展性和新式运用，以及它们的潜力以及需要摆脱的障碍。 什么叫零知识证明？ 零知识证明（ZKP）是一种验证阐述或计算出来的方式，全过程当中揭露相关该阐述自身的任何信息。比如，如果一个市场销售酒精饮料给客户网站需要验证顾客是不是达到 21 岁，ZKP 能够回应“是”或“否”问题，不会表露顾客的真实年龄或任何身份证信息。一般，ZKP 涉及到彼此：证明者(prover)和验证者(verifier)。证明者承担证实申明，而验证者承担验证申明。这种证实根据要进行很多计算出来的数学方程去解决，最开始由麻省理工大学的研究人员 Shafi Goldwasser和 Silvio Micali 及其多伦多大学的 Charles Rackoff 科学研究。
由于这些证实本质上是技术性，但是它们可以解决的测试用例事实上十分普遍。举例说明，例如我们正办理贷款。在如今的现实状况下，申请者必须给银行公布自已的资产证明、综合评分以及其它有关信息来证明自己是不是有权利得到借款。申请者必须信赖金融机构不容易乱用敏感和私人信息。但是使用 ZKP，人们可以在没有公布一切隐秘数据的情形下办理贷款。这具备隐性的水平，能够从本质上更改大家解决真正和虚幻世界里的隐私的方法，拓展已有的基本链，并推动别的（目前尚归属于冷门）运用，例如区块链技术人工智能技术。 我始终相信在未来几年营销推广 ZKP 必须以下三个要素的促进： 零知识以太坊vm虚拟机（zkEVM）的不断完善； 用户对数据安全的认知与需求不断增长； Layer-2 扩充解决方案连续使用。 什么叫 zkEVM？为何值得注意？ zkEVM 是和 EVM 适配的vm虚拟机，能够运作 ZKP 测算。以太坊vm虚拟机（EVM）是部署在以太坊里的区块链智能合约的软件环境。也就是说，ZKP 现在能与以太坊里的区块链智能合约开展互动，从而使能够开发设计更大范围适用隐私的测试用例，包含 ZK-rollups（零知识汇总协议书）。Rollups 是一种扩充解决方法，还可以在链外解决好几个买卖，随后大批量装包到以太坊上的一个交易过程中，从而降低解决买卖交易费用和时长。在这以前，ZKP 不能和以太坊里的区块链智能合约适配，应为特定应用程序（比如，付款、货币互换）开发设计。在本文中，我们将要更详细地科学研究 ZKP 在私密和可扩展性领域的应用。 个人隐私 零知识证明（ZKPs）的一个重要数学课特征是验证者可以通过零知识的形式验证阐述的准确性。现在的应用程序必须从当地电子计算机传送数据到中央服务器以来计算。虽然 ZKPs 目前主要在数据加密社区中受欢迎，但 ZKPs 的使用远远不止区块链技术这一块行业。事实上，大型的科技有限公司早已加入这一领域，申明了大批与 ZKPs 有关的专利。自 2010 年到 2021 年，阿里颁发了 1111 项 ZKP 专利权。腾讯官方（382 项专利）和 IBM（225 项专利）等其它重要参加者略逊一筹。阿里巴巴与腾讯官方尤其致力于 ZKPs 的金融信息服务测试用例，因为它能够成为许多金融机构过程的关键基础设施建设，包含顾客真实身份验证、借款解决、设立投资账户等。我始终相信，在 ZKP 工具基础设施建设创新与转型的推动下，会以三种具体方法危害我们跟具备虚拟和现实工作流引擎的应用程序的互动。 1）账号登录 在今日，每一个应用程序都会通过贮存登陆密码来验证用户身份。尽管应用零知识证明的安全性远程控制登陆密码协议书（SRPP）早已有一段时间了，但我们还没看见有哪一个初创公司运用这项技术来与 Okta 市场竞争。主要是因为电脑端应用程序要用 JavaScript 整理的，因为开发者专用工具不够成熟，撰写 SRPP 在电脑端应用程序上非常困难。大家希望通过应用零知识证明，能够重新定位广泛使用的应用程序身份验证步骤，进而向应用程序代表你拥有你的帐号密码。 2）支付 应用程序今日的电商网站掌握了很多用户财务报表，可以用于一些不益于顾客的地区。尽管听上去没什么问题，但是我们觉得有空间搭建规范化的支付 API，无需表露用户的信息，而是用彻底零知识的形式推动付款。类似 Aztec 这种个人隐私第一的第二层拓展解决方法，但用以常规网络支付。 3）网上（虚似）及现实世界中的身份验证阶段 在绝大多数的网上和现实世界的互动中，用户都要验证他的真实身份。比如，办理签证的时候需要向第三方给予银行账单、护照和别的隐秘数据。如果采用零知识证明，如果你办理签证时，它只能向有关机构传出“是”或“否”的回应，跟他们说你是不是有着需要文档。同理，在网上购买数字货币时，我们应该向第三方推送我们自己的“护照签证”和其它比较敏感文档，以进行KYC/AML查验。像 Notebook Labs 这样的企业在使用零知识证明来防止异常的各种不良行为者和 DeFi 协议书开展互动。这一企业通过向遵守规定的用户派发根据 ZKP 验证的货币，让别的协议书知道这个用户是遵守规定的，从而免去了查询用户文件的流程。 希望见到区块链领域以外的零知识证明测试用例，虽然我们了解到，也正是因为区块链技术的存有，它们可以与众不同地拓展。除此之外，设计方面，区块链是匿名的，但是它们并不具有个人隐私保护，在其中全部买卖全是完全透明的。因此我们觉得必须像 Aleo 这种个人隐私保护区块链技术来解决这个问题。 除开用户对隐私的不懈追求以外，还要处理可扩展性难题。像以太坊这种 Layer 1 遭遇可扩展性“三难状况”，必须要在可扩展性、可靠性和区块链技术中间作出衡量。例如，以太坊的愿景是尽量保持安全距离和区块链技术，那成本估计就是放弃可扩展性，但是同时，以太坊需求量日益提高，结果就是买卖减缓和高昂的花费。因此，零知识证明可用于提升可扩展性。 可扩展性 区块链技术（例如以太坊）的可扩展性能通过两种形式完成：一是提升区块链买卖交易容积，但这时候带来一些风险性，比如使验证变得越来越艰难；二是选择不同的方式与其说互动，或者将买卖批量编辑并成为单独买卖提交到主互联网。执行此方法的以太坊顶层互联网称之为 L2 扩充解决方法。他们容许开发者搭建生存在以太坊生态系统中应用程序，以运用其安全性、区块链技术和网络效应，但是同时提升了买卖货运量并降低了交易费用。 这种解决方法又被称为 rollups，分成两种方式：Optimistic rollups 和 zero-knowledge（ZK）rollups。Optimistic rollups 是“诈骗证实(fraud proofs)”，这就意味着大批量买卖在 7 天考验期限内被视为是有用的，在这段时间所有人都可以对基本买卖实效性提出质疑。另一方面，ZK Rollups 不默认设置假设买卖合理，反而是做为“实效性证实(validity proofs)”，验证基本买卖实效性。他们依靠于自己数学课特性——soundness。soundness 就是指数学课确保，假如阐述为假，除了一些小概率事件以外，并没有蒙骗证明者可以劝服一个负责任的验证者其为真。这是由通过深入分析的密码算法假定与可验证测算来保障的，这也使得证明者很难通过故意方法（如变更键入）黑入系统软件。
由来：https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html ZK-rollup 能够更有效地解决买卖，而且不用像 optimistic rollup 那般的 7 天考验期。因而，客户无须等候 7 天才可以获取他的资产。即便如此，optimistic rollup 如今在 L2 拓展市场中占据了大概 80％ 的总体锁住使用价值（TVL）。在历史上，零知识证明与智能合约兼容问题。因而，应用 ZK-rollup 构建的应用程序只有适用有限的资源、特殊于应用程序的测试用例，如二层去中心化交易所 dYdX 和用于购买和支付的协议 Loopring。因而，开发者选了开朗 rollup，因为它与通用性应用程序适配。 现如今，随着人们对 zkEVM 的改善，这类历史时间限定已经及时解决。如今，通用性应用程序可以借助 ZK-rollup 的安全性和高效率，因为它与 EVM 适配，可以和智能合约开展互动。因而，对于我们来说，在未来几年内，ZK-rollup 将有望接手 L2 拓展销售市场，尤其是因为已经构建系统架构工具来改善应用 zkEVMs 开发设计通用性应用程序的感受，如 StarkWare、Polygon、MatterLabs 和 Scroll。 尽管如此，zkEVMs 依然相对比较新，而且在使用一定程度的以太币兼容模式和性能构建。总而言之，兼容模式的最高级是(1)与以太币等效电路，而较低等级是(4)，在这样的环境下，智能合约编码（比如 Solidity）被编译成为 ZK-friendly 的表达。比如，像以太币的探索单位 Privacy＆Scaling Exploration 那样已经追寻最高级兼容模式团队，其结果是性能减少，因为它的效果并不一定是不久的将来投入生产。 反过来，像 StarkWare 这样的企业早已启动了 StarkNet，这被称之为较完整和性能最高 zkEVM 之一，但需要用到一种新的当地计算机语言 Cairo，以推动在 EVM 里的 ZKP 测算。因而，这需要开发者学习怎么在自定环境里实行智能合约编码，这也是所采用的一个考验。Polygon 的 Hermez、Matter Labs 的 zkSync2.0 和 Scroll 等特色正在寻求解决这些磨擦领域以扩大开发者的应用。
由来：https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html 除开进一步改善 zkEVMs 外，ZKP 大标准选用还面临别的考验，包含提供良好的基础设施减少认知和应用它们多元性。 现阶段必须解决的艰难 在硬件层面，开发人员必须改进图型控制部件（GPU）的并行计算水平或设计方案特殊的硬件，比如运用特殊集成电路芯片（ASIC），以再次降低证实句子所需要的时间与资源。 虽然在数学算法层面已取得很多进度，比如引进了 PLONK，但是我们觉得新优化算法还将继续发生，从而实现迅速、更强解决方案。除此之外，假如我们要让这一领域真真正正起降，还要构建更多抽象层。虽然这都吸引了许多开发人员与用户的高度关注，但总体来说，它仍然是一个非常繁杂的领域，要付出比较大的时间和精力才可以构建和互动。 最终，由于零知识证明的实质多元性，监管部门乃至客户可能慎重对待——比如近期对 Tornado Cash 的限令增强了一种错误的认知，即全部寻找群体极化的人是故意个人行为者。 虽然存有艰难，我们很高兴见到企业通过不同创新性的方法解决这种阻碍。 创新性的具体测试用例 尽管 ZKP 技术性早就在 1989 年便被明确提出，但密码算法的兴起促进了自主创新，最近几年中，水准应用实例和应用程序显著增加。比如，区块链技术存放服务提供商 Filecoin 应用 PoRep 或拷贝证实来检验存放服务提供商的确存放了自己宣称存放的信息。根据使用 ZKP 技术性，验证者能够更有效地认证这些数据，不会危害安全系数、信赖或自信心。 另一个令人激动的运用领域这是游戏，像 Dark Forest 这种链进入游戏已经推动根据 ZKP 的突破。其中一个关键特征是悖论家所谓“不完全信息”，即绝大多数虚拟宇宙全是隐藏，除非是游戏玩家探寻它。另一个重要特征是玩家可以通过向区块链技术推送证实来探究这一宇宙空间，证实挪动是有用的，但不会揭露这些人在宇宙中的座标。 最终，Chainlink 和 Teller 已经 build 为“未充裕抵押借款”开展概念验证。一句话理解就是，Teller 证实客户的线下银行账户余额超出所请求的贷款额度指定动态性阀值，且不具体揭露他的银行帐户详细资料。 ZKP 销售市场全览图
零知识证明领域却不彻底销售市场图 由来：BVP ZKP 来日可期 虽然在这一领域存在很多考验，但数据加密基础设施建设还将继续演变与发展。开发设计主题活动依然强悍，相关公司再次项目投资于后端和面对顾客的数据加密机遇，这一切让人觉得 ZKP 的“春季”早已近在咫尺。对于 ZKP 未来的发展感到满意，因为他或许是创建更去中心化的互联网的核心技术里程碑式。尽管目前仍存在一些阻碍，并没有被规模性选用，但 ZKP 已经促进互联网技术个人隐私至上复建，并推动别的区块链技术和用例的选用。 |
