零知識證明的技術路徑之爭：zk-SNARK和zk-STARK誰更優？_ARK:NAR

Crypto行業被廣泛關注的零知識證明技術，并非是這幾年剛冒出來的新技術，而是在1980年就被數學家S.Goldwasser、S.Micali及C.Rackoff提出。

零知識證明涉及一系列步驟，可以實現密碼學中的「可用而不可知」。

而區塊鏈有著公開透明、不可篡改等特征，意味著加密投資者的鏈上資產及交易記錄是沒有隱私可言的，于是零知識證明技術被引入了區塊鏈，當中以zk-SNARK和zk-STARK最為關注。

zk-SNARK被項目方采用得最多，zk-STARK則被密碼學專家認為優于ZK-SNARK。那么綜合技術與實際應用，二者誰更優？

zk-SNARK：簡潔+非交互性

AlessandroChiesa等人在2012年開發了zk-SNARK協議，這是一種簡潔化、非交互式的零知識證明技術，全稱是zero-knowledgesuccinctnon-interactiveargumentsofknowledge，可以拆解成三部分來理解：

Coinbase首席法務官：眾議院新法案最終將使美國參與數字資產監管的全球對話:金色財經報道，針對美眾議院剛剛宣布的《21世紀金融創新和技術法案》，Coinbase首席法務官paulgrewal.eth在社交媒體發表評論稱，如果我們想作為一個國家受到認真對待，我們就必須作為一個國家認真行事，這項立法最終將使美國參與數字資產監管的全球對話，國會應立即通過并頒布該法案。[2023/7/21 11:08:16]

zero-knowledge：

零知識證明，在不暴露隱私情況下向對方證明一件事情，讓數據「可用而不可知」。

succinct：

簡潔性，要證明的東西占用的空間很小，而且可以快速驗證。

non-interactive：

非交互性，意味著證明者和驗證者之間不需要有交集即可快速地得到驗證結果。

ConsenSys支持美Jarrett稅務案：涉及質押收益征稅問題，與上海升級關聯密切:2月8日消息，ConsenSys昨日宣布支持Jarrett夫婦對美國國稅局(IRS)關于質押獎勵征稅的上訴。該案件源于Joshua和Jessica Jarrett夫婦因質押XTZ代幣收益被征稅約4,000美元。Jarretts聲稱，抵押獎勵應被視為財產，僅在出售時才征稅，并在2022年拒絕國稅局的退款，要求確保該法律問題徹底解決。

不過，美國田納西州地方法院于去年10月裁定駁回其訴訟，Jarrett夫婦繼續提起上訴。ConsenSys表示，“我們支持Josh和Jessica Jarrett的呼吁，是因為相信在以太坊上運行許多驗證器的美國納稅人應該根據稅法得到公平對待”。

ConsenSys指出，定于3月進行的以太坊上海升級將允許驗證者提取1600萬個抵押的ETH，需要及時解決質押加密貨幣的稅收問題。（Decrypt）[2023/2/8 11:53:43]

zk-SNARK的簡潔性和非交互性，是相對于傳統的零知識證明方案而言的。

11月1日至今，ARK基金共買入超109萬股灰度GBTC:金色財經報道，ARK方舟基金持倉數據顯示，11月1日至今，ARK基金共買入1095314股灰度GBTC。按當前價計算，價值約880萬美元。截止周五收盤，GBTC收盤報8.03美元。

金色財經此前報道，灰度GBTC負溢價率超50%，創歷史新低。[2022/12/12 21:37:46]

簡單來說，傳統方案是交互式證明，即示證者和驗證者之間反復確認，你可以理解為示證者不斷向驗證者詢問“是或不是？”，然后驗證者不斷給出回答，直到最后碰出一個正確答案來，所以效率很低。

zk-SNARK的解決方案則不需要雙方反復確認“是或不是”，而是提前先搞一個「可信初始化」，從而生成公共參考字符串，然后所有的示證者都可以直接訪問它。

打一個通俗的比方。交互式證明相當于老師要批改每一個考生的每一道考題，效率很低，但正確答案只掌握在老師這邊，基本不存在有人偷答案的情況。

IMF：美國經濟可能在未來兩年放緩，將勉強避免衰退:6月25日消息，國際貨幣基金組織周五發表聲明稱，美國經濟可能在 2022 年和 2023 年放緩，但隨著美聯儲實施其利率收緊計劃以遏制通脹，美國經濟將勉強避免衰退。現在的政策重點必須是在不引發衰退的情況下迅速減緩工資和物價的增長，這將是一項棘手的任務。

IMF總裁格奧爾基耶娃表示：美聯儲迅速將基準利率升至 3.5% 至 4% 的計劃應該會使金融狀況提前收緊，從而迅速將通脹拉回目標水平。我們意識到，避免美國陷入衰退的道路越來越窄。美國目前面臨的物價壓力是廣泛的，遠遠超出了能源和食品價格的上漲。(金十)[2022/6/25 1:30:26]

但zk-SNARK直接上傳了正確答案，然后讓考生自己對答案，非常高效，代價是答案有可能被泄露，雖然這個答案系統是經過加密的。

因此針對zk-SNARK容易被泄露的問題，有很多圍繞著提高「答案系統」安全性的解決方案，不同采用zk-SNARK的項目方的方案各有不同。如zCloak錢包是直接把算法以純文本的形式發給用戶，用戶下載到本地去做計算。

zk-STARK：概率證明+緩沖時間

zk-STARK是成立于2017年12月的StarkWare團隊開發的，它是針對zk-SNARK的替代解決方案。研發歷時一年多，經過無數次迭代才徹底搞定，已經到2019年了。

zk-SNARK是提前生成公共參考字符串，用非交互式證明的方式提高了證明效率，但也留下了隱患。zk-STARK雖然是交互式證明，但它是一種巧妙的交互式證明——通過哈希函數碰撞來保證安全性，因此也實現了高效證明。

這個思路直接借鑒自2015年推出的交互式預言機證明技術，簡單來說是先把問題用密碼學的方式打碎，然后驗證者隨機向示證者提出幾個的問題，如果幾輪下來，示證者都給出準確的回答，那么驗證就通過了。

所以zk-STARK同樣也只需要極少的計算資源就可以完成證明，但是它更安全，不存在答案泄露的風險。并且為了進一步確保安全性，還設置了爭議時間延遲來作為緩沖。

zk-SNARK和zk-STARK的區別

1.透明度

zk-SNARK的公共參考字符串通常由一個小團體來保管，因此有泄露的可能性，從而被惡意利用，如創建虛假證明。

zk-STARK則直接利用生成隨機性的參數來驗證，不需要任何第三方的「答案系統」，因此透明度大幅提高。

2.抗量子計算機攻擊

zk-SNARK未來會輕易被量子計算機暴力破解。當然，量子計算何時到來還是個問題。

zk-STARK采用的是哈希函數碰撞的方法來證明，理論上量子計算機的暴力破解是無效的。

3.可擴展性

zk-SNARK的證明在鏈上更具可擴展性，zk-STARK在純鏈上似乎沒有優勢。

StarkWare官網宣稱是最快的，可能是因為zk-STARK允許鏈下進行大規模計算和存儲，然后在鏈上完成驗證，因此可擴展性顯著提升，而成本顯著降低。

總結

zk-SNARK技術被采用得最多，尤其是在以太坊擴容場景中。zk-SNARK主要是圍繞「隱私保護」去做身份、支付、DeFi、資產證明等各種應用。

zk-STARK雖然也在發展之中，但技術尚不成熟，至少在通用性上受限，所以我們看到大多是圍繞著「可擴展性」去做各種應用。

不過據StarkWare團隊在2022年的說法，已經解決了可擴展性，該把目標瞄準「隱私保護」了，而方式是通過StarkNet的Layer3以及Layer4中以分形分層的方式解決，這似乎與zk-STARK證明系統本身沒有直接關系。

至少就目前而言，大多數以太坊Layer2項目(zkSync、Aztec、Loopring、Scroll等)都采用的是zk-SNARK技術路線，除了通用性上受限，還有一個原因是普遍反饋說zk-STARK的開發難度過大……

當然長遠來看，zk-STARK可承載的運算量更大，可能更有前景。

總的來說，zk-SNARK和zk-STARK的關系，有些像Optimisticrollups和ZKrollups的關系，前者短期利好，后者長期利好。

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