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零知识手艺是密码学的一个分支,可以为许多 Layer 1 区块链项目解决扩容和隐私问题。区块链可以行使零知识证实手艺提升生意吞吐量,在验证用户身份的同时珍爱用户数据隐私,实现庞大的盘算,并让企业既可以行使区块链手艺又能珍爱自身知识产权。在上述所有应用场景中,零知识证实都是不能或缺的要害手艺。 

什么是零知识证实(ZKP)?零知识证实可以让用户在不透露信息的条件下证实自己知道或拥有信息。「证实者」(prover)会行使某一系统输入的信息来确立证实,而「验证者」(verifier)则会验证这个证实的盘算效果,但却无法得知信息的详细内容。最要害的是,零知识证实可以验证某一数据集的有用性,并同时珍爱数据隐私。 

本文将探讨零知识证实解决方案的怪异优势;区块链项目若何行使 zkSNARK 和 zkSTARK 等零知识证实手艺辅助开发者打造高级的 dApp,在为 Web3 实现扩容的同时也珍爱用户隐私;以及 Chainlink 的信托最小化服务若何辅助这些协议提升去中央化水平、可靠性以及平安性。

为什么要接纳零知识证实手艺构建网络? 

零知识手艺可以闪开发者既能行使以太坊等底层区块链的平安性,又能为 dApp 提高生意吞吐量和速率,并同时将用户小我私人信息放在链下,以珍爱用户隐私。生意将打包上传至链上,以降低终端用户的使用成本。最终,项目可以行使这些功效打造出高级的 dApp,不仅在性能上可以与 Web2 系统媲美,而且还能保持 Web3 去中央化的优势。 

零知识证实方案 VS Optimistic Rollup

optimistic rollup 是一种 Layer 2 手艺,是现在主流的扩容方案。据剖析网站 L2Beat 的统计,停止至 2022 年 6 月 29 日,optimistic rollup 占以太坊 Layer 2 网络总锁仓量的 74.3%,而零知识证实方案则占 25.9%。 

零知识扩容方案和 optimistic rollup 最大的区别就是生意验证的方式差异。optimistic rollup 接纳敲诈证实(fraud proof),只有在 Layer 1 区块链上裁决状态调换纠纷时才需要天生敲诈证实;而零知识手艺方案则是在每一批生意打包上传至链上时都市公布有用性证实(validity proof)。也就是说,接纳零知识证实的协议永远都是有用的状态,而价值则是要花更多的 gas 费在底层区块链上验证有用性证实。 

然而,将 zk-rollup 与链下数据连系可以有用优化 gas 费。这种效率更高的零知识手艺方案包罗「validium」和「volition」。这类方案也可以在不透露数据隐私的条件下证实状态的有用性。这将有助于提升公链在企业的应用,企业可以更好地珍爱用户数据和商业隐秘。 

零知识手艺方案和 optimistic rollup 尚有一个差异,那就是资金效率。在 optimistic rollup 中,生意终局和取款的尺度时间窗口是一周;而在零知识手艺方案中,用户可以在约 10 分钟内取款。 

要领会更多关于 optimistic rollup 和零知识协议的差异,请旁观以下视频。视频中,来自 Offchain Labs、Polygon Hermez、Matter Labs、Metis DAO 以及 Optimism 的卖力人配合讨论了以太坊 Layer 2 的未来生长远景:https://youtu.be/t-SQQmLhepY

差异类型的零知识手艺方案

Layer 2 方案可以接纳有用性证实或敲诈证实,并可以将数据储存在链上或链下

基础架构

zk-Rollup

zk-rollup 会将多笔生意打包在一起,并公布到 Layer1 区块链上,同时还会公布一个验证盘算有用性的证实。公布到链上的证实也被称作「有用性证实」。有用性证实分为 SNARKs 和 STARKs 两类。一旦这些证着实底层区块链上获得了验证,zk-rollup 的状态就会更新。

Validium

Validium 连系了有用性证实和链下数据存储,以提升可扩展性。有用性证实公布在底层区块链上,而数据则储存在链下。这将大幅提升吞吐量并降低 gas 费。 

虽然 Validium 在效率和可扩展性方面远超 zk-rollup,然则却可能由于受到攻击导致数据不能用,或用户无法取出资金。不外这个数据可用性问题可以通过 PoS 系统来解决,接纳经济激励机制确保数据储存在各个节点中,而且随时可用。值得一提的是,攻击者虽然有可能暂停生意,但却无法直接盗走用户资金。 

Volition

Volition 连系了 zk-rollup 和 validium,用户可以自由选择使用 zk-rollup 或 validium 方案,这两种方案共享统一个状态根(state root)。纵然 validium 被攻破,zk-rollup 上的资金也仍然是平安的。 

因此,机构愿意支付更高的用度来换取 zk-rollup 的平安保障,而小我私人用户则更倾向于生意成本较低的 validium,两者在 volition 上可以无缝交互。好比 DEX 中做市商提供了几亿美元的流动性,因此会选择 zk-rollup;而散户持仓相对较小,因此会选择 validium。 

有用性证实

SNARK

SNARK 的全称是「zero-knowledge succinct non-interactive argument on knowledge」(中文为「精练的非交互式零知识证实」)。这是一种加密证实,文件很小而且很容易验证。它行使椭圆曲线天生一个加密证实,该椭圆曲线假设无法从一个果然的基点找到随机椭圆曲线元素的离散对数。椭圆曲线的盘算成本低于 STARK 的哈希函数,因此 SNARK 协议的 gas 成本更低。

STARK

STARK 全称是「zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge」(中文是「零知识的可扩展、透明知识证实」)。这种加密证实险些不需要证实者和验证者之间发生任何交互。STARKs 相比 SNARKs 的最大优势在于证实时间更短,而且更容易扩展。另外,由于 STARKs 接纳哈希函数,因此也可以抗量子攻击。 

值得一提的是,STARKs 的发现者是 Eli Ben-Sasson,此人是 StarkWare 的团结首创人,这个团队也开发了 StarkEx 和 StarkNet。 

接纳零知识手艺的区块链项目

接纳了零知识手艺方案的区块链项目

接纳 zk-STARK 的项目

StarkEx

StarkEx 是以太坊上的 Layer 2 扩容方案,接纳 STARK 证实来验证自托管的生意,并在上面开发生意和支付应用。基于 StarkEx 的项目包罗 DeversiFi、Sorare 和 dYdX,现在已完成了几亿笔生意并实现了几千亿美元的生意额。然而,StarkEx 无法支持智能合约功效,因此无法实现功效完整的 dApp。

StarkNet

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以太坊高度

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StarkNet 是一个通用平台,开发者可以使用 StarkNet 在以太坊的 zk-rollup 上部署智能合约。以太坊主流的 dApp Aave 和 Maker 都设计在 StarkNet 上公布。值得注重的是,StarkEx 的 zk-rollup 也可以在 StarkNet 上公布,以提高应用的可扩展性。

为了充实行使 STARK 在盘算和可扩展性方面的优势,StarkWare 开发了 Cairo 语言,这是一种高效且图灵完整的编程语言,专门用于确立 STARK 证实。这意味着 StarkWare 需要开发文档、框架和其他工具来激活其开发者生态。 

Immutable X

Immutable X 是一个 NFT 平台,用于铸造和生意 NFT 和通证。该平台使用 StarkEx 打造专属的 zk-rollup。Immutable X 平台上 NFT 铸造和生意量到达数百万,而且纵然在以太坊网络拥堵时代也可以保持较低的成本。 

Immutable X 也将在 StarkNet 上公布。有用性证实不会直接公布到以太坊上,而是先公布到 StarkNet 上,然后再通过 StarkNet 的 rollup 公布到以太坊上。Immutable X 可以行使 StarkEx 在 StarkNet 上公布应用链,为项目提供 layer 3 扩容方案。 

接纳 zk-SNARK 的项目

Zcash

Zcash 前身是 ZeroCash。名字中的「zero」指使用零知识证实手艺来实现隐私情易。Zerocash 是早期泛起的加密项目之一,推动了零知识证实手艺在行业中的应用。 

Loopring

Loopring 是以太坊上的 DEX,支持订单簿生意,而且不托管用户资产。Loopring 接入了 Chainlink Price Feeds,服务几十万用户,生意量高达数十亿。 

zkSync 1.0

zkSync 1.0 是以太坊上的 rollup。它与 StarkEx 一样,都支持通证转账和兑换,但不支持智能合约。该协议由 Matter Labs 开发。

zkSync 2.0

zkSync 2.0 与 StarkNet 一样,也是以太坊的 Layer 2 扩容方案。接纳了 volition 基础架构,可以支持智能合约。zkSync 接纳 zk-SNARK 来验证生意,并接纳 PoS 系统 zkPorter 来保障数据可用性。zkSync 2.0 和 StarkNet 的主要区别除了有用性证实之外,尚有前者可以兼容 EVM。1inch、Alchemix 和 Curve 都设计在 zkSync 2.0 上公布。 

ZigZag

ZigZag 是一个去中央化生意平台,接纳订单簿模式生意 ERC-20 通证。相比之下,大多数 DEX 接纳的都是自动做市商(AMM)模式。ZigZag 的订单簿模式得益于 zk-rollup 壮大的可扩展性。zkSync 注册表中的任何通证都可以在 ZigZag 中生意。该协议现在在 zkSync 1.0 上运行,但设计在 zkSync 2.0 和 StarkNet 上公布。 

Mina

Mina 是轻量级区块链,接纳 SNARKs 确立容量最大为 22kb 的区块。项目可以在 Mina 上开发部署应用,并可以实现所有智能合约功效。 

零知识证实协议若何提升去中央化水平、可靠性和平安性

零知识证实协议可以使用 Chainlink 去中央化的预言机服务提升平安保障并实现自动化。Web3 生态中的各个协议可以使用 Chainlink 信托最小化的服务来接见任何外部 API,并行使平安的链下盘算来打造更高级的应用。 

零知识证实协议可以使用以下服务来提升 dApp 性能:

精准的市场数据——Chainlink Price Feeds 为 DeFi 经济保驾护航,为去中央化的稳固币、借贷协议以及生意平台等种种用例提供极其可靠且精准的市场数据。 

可验证的随机数——Chainlink VRF 可以确立随机数以及加密证实,并一起上传至链上举行验证。NFT 平台可以行使随机数,以公正可验证的方式铸造 NFT。区块链游戏可以行使随机数打造无法展望的游戏体验。 

智能合约自动化——Chainlink Keepers 是去中央化的生意自动化服务,可以自动触发要害的智能合约功效,好比结算限价单生意、执行整理以及 rebase 通证等。 

贮备金证实——Chainlink 贮备金证实可以基于加密事实自动验证贮备资产,为零知识证实协议降低风险,提高透明性并制止 DeFi 系统性风险。 

跨链通讯——跨链互操作性协议(CCIP)为协议提供通用的开放尺度,用于打造平安的跨链应用,在 Web3 天下中传输通证、发送新闻并触发交互。 

总结

零知识证实与底层区块链和去中央化的预言机网络相连系,势必将推动区块链行业转型,项目团队将开发出可扩展性和成本效益极高的应用,并同时保障用户隐私。 

虽然其他的 Layer 2 解决方案可能会为某些应用提供更好的基础架构,但随着区块链行业的不停生长,zk-rollup、validium 和 volition 势必将获得更多小我私人用户和企业的青睐。 

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