ZKVerse : 零知識證明的簡單介紹

歡迎來到 “ZKVerse”，一個致力于探索零知識證明的內容系列。這項技術最近作為解決以太坊擴容的關鍵解決方案之一出現，被認為將使以太坊網絡能夠容納新一批的10億用戶。不過，零知識的前景和它的神秘性一樣，還有待驗證。在這個系列文章中，我們將用通俗易懂的語言為你全面解讀有關這項技術的信息。

Polygon 是一個無與倫比的前沿零知識研究集合地：Polygon Hermez、Nightfall、Polygon Miden 和新宣布的 Polygon Zero。ZKVerse 將為這些項目內部的專業知識提供系列文章，包含最新的一線實踐經驗，同時也將便于非專業讀者閱讀。我們將介紹核心概念，解釋技術的發展方向，預期會產生什么樣的影響以及何時產生。但讓我們從最基本的開始：什么是零知識，為什么應該被關注？

數據：zkSync Era 鏈上獨立地址數突破 100 萬:6月30日消息，據 Dune 數據顯示，zkSync Era 鏈上獨立地址數已突破 100 萬，現為 1,086,771 個，鏈上橋接 TVL 總額達到 562,299 枚 ETH。據歐科云鏈 OKLink 多鏈瀏覽器數據顯示，當前 zkSync Era 鏈上地址總數為 2,846,469 個，總交易量約 423 萬筆。[2023/6/30 22:10:55]

在過去的幾年里，以太坊社區最緊迫的問題是如何提高網絡的能力，以處理更多的交易。

DeFi 和 NFTs 中新應用的爆發給網絡帶來了擁堵和 gas 費的飆升。解決方案是將計算移到所謂的 Layer 2 ，這是一個集合術語，特指存在于以太坊主網之外但仍然依靠它來保證安全性的擴展方案。而這里就有零知識發揮其魔力的地方。

Vitalik：跨鏈證明是實現跨鏈社交恢復錢包的關鍵，ZK-SNARK等是可行選擇:6月20日消息，以太坊聯合創始人VitalikButerin在最新文章《更深入探討錢包和其他用例的跨L2讀取》中指出，實現跨鏈社交恢復錢包的一個可行方案是維護一個存放在特定位置的密鑰庫，以及多個不同位置的錢包，這些錢包可以讀取密鑰庫來更新自身的驗證密鑰視圖或在每次交易驗證過程中。跨鏈證明是實現這個功能的關鍵，需要對其進行深度優化，可能的方案包括零知識證明（ZK-SNARK）、等待Verkle證明或自定義KZG解決方案。

從長遠看，我們需要實現聚合協議，通過生成聚合證明來打包所有用戶提交的操作，以此來降低成本。這可能需要將其集成到ERC-4337生態系統中，可能需要對ERC-4337進行一些修改。同時，為了減少從L2內部讀取L1狀態的延遲，L2應被優化。

錢包不只可以放在L2上，也可以放在與以太坊連接程度較低的系統上，如L3或只同意包含以太坊狀態根的獨立鏈。然而，密鑰庫應放在L1或高安全性的ZK-rollupL2上。盡管這樣會增加復雜性，但從長期來看，可能在L2上設置密鑰庫才是成本更低的方案。在這個過程中，我們也需要致力于提供保護隱私的解決方案，并確保我們的方案可以與隱私保護方案兼容。[2023/6/21 21:50:47]

月球數學 moon math

首個基于ZK-Rollups的NFT協議ZKBox上線:9月24日消息，由 L2 Labs支持的基于 ZK-Rollups 的第 2 層 NFT 協議ZKBox今天推出其白皮書 和官網，致力于提供實時的 NFT 鑄幣、交易, 存取款服務免費。[2021/9/24 17:03:13]

零知識證明是一種證明方式，用來證明你知道什么，但不透露你知道的具體是什么或你通過何種方式知道。在密碼學設置中，這意味著有人（證明者，Prover）需要證明他們知道什么，其他人（驗證者，Verifier）需要驗證“證明者知道”為真。

假設 Bob 要求 Alice 證明她知道某個繪本人物在哪個繪本的哪個具體位置。Alice 同意了，但不想告訴 Bob 該繪本人物具體在繪本的第幾頁的哪個位置，或者不想讓 Bob 知道她是如何找的。Alice 可以通過復制包含該人物的頁面，把該人物剪掉以拿給 Bob 證明她知道。

L2 擴容方案 zkSync 2.0 公開三項資產安全保護措施，將成立安全委員會:Matter Labs 公開其以太坊二層擴容方案 zkSync 2.0 能確保資金安全的三個保護措施，分別依賴于隔離 / 冗余、最小化信任的可升級能力以及引入 zkSync 安全委員會機制。[2021/5/22 22:31:43]

這就是簡言之的零知識證明，由麻省理工學院的一群研究人員在 1989 年提出這一概念，但其背后的科學非常復雜，直到最近它還被認為是“月球數學（moon math）”。三十年后的今天，這個概念正被應用于解決區塊鏈面臨的一些的挑戰，如：可擴展性、安全性和隱私。我們正在見證零知識方案的寒武紀大爆發，每一種零知識方案都有自己的優點和潛在的應用。

ZK Rollup 是如何幫助擴展以太坊呢？

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Rollups 是建立在以太坊之上的 Layer 2 協議。之所以被稱為 Rollups 是因為它將大量用戶的單筆轉賬 "卷" 為一個整體的交易打包到一個區塊中。這種將計算移至鏈外的方式有助于減少以太坊的擁堵，并減少用戶的整體 gas 成本。雖然 Rollups 仍然需要支付費用以在以太坊上記錄成“卷”的交易，但每筆交易的成本會非常便宜，因為這個整體交易的費用是由許多用戶共同支付的。

在 ZK Rollup 中，一個智能合約處理并驗證所有的交易在鏈外有效。該有效性證明（validity proof）被公開記錄在鏈上，在以太坊區塊中永不抹滅。另一種主要的 Rollup 被稱為 Optimistic，因為它假設所有交易都是正確合規的，并依賴于稱為欺詐證明（fraud proofs）的挑戰。

ZK Rollups 有很多優點

因為有效性證明本身比它們所代表的數據小得多，所以驗證一個區塊的速度更快，成本更低。

一些被以太坊的聯合創始人 Vitalik Buterin 稱為“快速解決方案”的開發正在進行中，以減少 Rollups 使用的特定類型數據的 gas 費，這將加速 Rollups 的采用。

以并行計算方式將轉賬“卷”起來，這鼓勵了去中心化。

將資金從 Layer 2 轉移到以太坊沒有任何延遲，這個過程對于 Optimistic Rollups 來說需要一個星期。

從有效性證明中抽象出交易細節，對隱私也有積極的影響。

ZK Rollups 的挑戰

某些類型的零知識必須經歷一個費力和麻煩的初始化階段，稱為“可信設置環節（Trusted Setup Ceremony）”。（一個經典的例子，請查看 Radiolab 關于 Zcash 的先鋒作用的文章）。

零知識證明需要強大的計算機來運行，并且需要大量的數據優化來達到其擴展潛力，所有這些都可能限制驗證者規模。

量子計算有可能構成威脅，但一些類型的零知識能經得住考驗，不會過時。

隨著這些障礙被克服，ZK Rollups 將成為模塊化區塊鏈架構的重要組成部分，模塊化區塊鏈被認為這是 Web 3.0 基礎設施的未來。Polygon 相信，零知識加密技術將是我們未來幾年的核心資產。

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