零知识技术是密码学的一个分支，可以为许多Layer1区块链项目解决扩容和隐私问题。区块链可以利用零知识证明技术提升交易吞吐量，在验证用户身份的同时保护用户数据隐私，实现复杂的计算，并让企业既可以利用区块链技术又能保护自身知识产权。在上述所有应用场景中，零知识证明都是不可或缺的关键技术。?
什么是零知识证明？零知识证明可以让用户在不透露信息的前提下证明自己知道或拥有信息。「证明者」会利用某一系统输入的信息来创建证明，而「验证者」则会验证这个证明的计算结果，但却无法得知信息的具体内容。最关键的是，零知识证明可以验证某一数据集的有效性，并同时保护数据隐私。?
本文将探讨零知识证明解决方案的独特优势；区块链项目如何利用zkSNARK和zkSTARK等零知识证明技术帮助开发者打造高级的dApp，在为Web3实现扩容的同时也保护用户隐私；以及Chainlink的信任最小化服务如何帮助这些协议提升去中心化水平、可靠性以及安全性。
为什么要采用零知识证明技术构建网络？?
零知识技术可以让开发者既能利用以太坊等底层区块链的安全性，又能为dApp提高交易吞吐量和速度，并同时将用户个人信息放在链下，以保护用户隐私。交易将打包上传至链上，以降低终端用户的使用成本。最终，项目可以利用这些功能打造出高级的dApp，不仅在性能上可以与Web2系统媲美，而且还能保持Web3去中心化的优势。?
零知识证明方案VSOptimisticRollup
optimisticrollup是一种Layer2技术，是目前主流的扩容方案。据分析网站L2Beat的统计，截止至2022年6月29日，optimisticrollup占以太坊Layer2网络总锁仓量的74.3%，而零知识证明方案则占25.9%。?
投资盘点公司Deal Box成立风投公司以投资Web3技术:金色财经报道，基于区块链的数字证券和投资盘点公司 Deal Box 成立 Deal Box Ventures，将向新兴增长领域、房地产、FinTech、FunTech 和社会影响五个方面的 Web3 技术投资 1.25 亿美元。 Deal Box 已经完成了对 Total Network Services、 Rypplzz 和 Forward-Edge AI 的初步战略投资。[2023/1/18 11:19:29]
零知识扩容方案和optimisticrollup最大的区别就是交易验证的方式不同。optimisticrollup采用欺诈证明，只有在Layer1区块链上裁决状态变更纠纷时才需要生成欺诈证明；而零知识技术方案则是在每一批交易打包上传至链上时都会发布有效性证明。也就是说，采用零知识证明的协议永远都是有效的状态，而代价则是要花更多的gas费在底层区块链上验证有效性证明。?
然而，将zk-rollup与链下数据结合可以有效优化gas费。这种效率更高的零知识技术方案包括「validium」和「volition」。这类方案也可以在不透露数据隐私的前提下证明状态的有效性。这将有助于提升公链在企业的应用，企业可以更好地保护用户数据和商业机密。?
零知识技术方案和optimisticrollup还有一个差别，那就是资金效率。在optimisticrollup中，交易终局和取款的标准时间窗口是一周；而在零知识技术方案中，用户可以在约10分钟内取款。?
“汉语盘点2021”活动正式启动：虚拟货币、元宇宙入围年度推荐字词:金色财经报道，11月19日，由国家语言资源监测与研究中心、商务印书馆等联合主办的“汉语盘点2021”启动仪式在商务印书馆举行。启动仪式上，主办方推出“专家版本”和“大数据版本”的年度推荐字词，其中国家语言资源监测与研究中心通过监测语料库推荐的国际词有气候峰会、东京奥运会、塔利班、德尔塔、虚拟货币，清华大学教授沈阳作为“汉语盘点”活动的评议专家，推荐了“治、离、元宇宙、碳中和”等年度字词。12月20日，“汉语盘点2021”揭晓仪式将揭开年度字词的面纱。[2021/11/20 7:00:36]
要了解更多关于optimisticrollup和零知识协议的差异，请观看以下视频。视频中，来自OffchainLabs、PolygonHermez、MatterLabs、MetisDAO以及Optimism的负责人共同讨论了以太坊Layer2的未来发展前景：https://youtu.be/t-SQQmLhepY
不同类型的零知识技术方案
Layer2方案可以采用有效性证明或欺诈证明，并可以将数据储存在链上或链下
基础架构
zk-Rollup
zk-rollup会将多笔交易打包在一起，并发布到Layer1区块链上，同时还会发布一个验证计算有效性的证明。发布到链上的证明也被称作「有效性证明」。有效性证明分为SNARKs和STARKs两类。一旦这些证明在底层区块链上得到了验证，zk-rollup的状态就会更新。
动态 | 中国知识产权报盘点2019专利领域大事件 其中一项与区块链相关:近日，中国知识产权报盘点2019专利领域大事件，其中包括“”区块链：专利布局驶入“快车道”。文章指出，区块链是近几年的科技热词。自中共中央局2019年10月24日下午就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习后，区块链再度成为全社会关注的焦点，并登上了各大权威纸媒与电视媒体的头版头条。区块链专利领域呈现出四个特点：第一，我国创新主体开展专利布局时间较晚，但是专利申请量呈现快速增长态势；第二，中美两国是重要的市场和技术原创国家，中国偏重于国内布局，美国多边布局态势明显，区块链技术申请人分布较为分散，初创公司较多，没有明显专利壁垒以及行业领军企业；第三，针对业内非常关注的区块链的安全性、同步效率问题，我国已探索解决方案并形成一批核心专利；第四，区块链技术应用前景广阔，但部分技术难题仍悬而未决，亟需突破。[2020/1/19]
Validium
Validium结合了有效性证明和链下数据存储，以提升可扩展性。有效性证明发布在底层区块链上，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，但是却可能由于受到攻击导致数据不可用，或用户无法取出资金。不过这个数据可用性问题可以通过PoS系统来解决，采用经济激励机制确保数据储存在各个节点中，并且随时可用。值得一提的是，攻击者虽然有可能暂停交易，但却无法直接盗走用户资金。?
Volition
动态 | 澳媒盘点12国加密货币税制 日本税率最高:7月23日，澳大利亚加密货币媒体Mickey发文盘点各国加密货币税制，并指出日本加密货币税率非常高。根据2017年4月实行的资金结算法修订版，加密货币交易所产生的利益所得划分为杂项收入，所得税最高可达45%，作为伴随着损失的交易市场税率来说非常高。此外，该媒体列举了以下几个国家的加密货币税制：1、德国：加密货币交易免除附加税，持续保有加密货币一年以上可免除转让所得税。全部欧洲市民向德国转移资产时可免除转移税。2、新加坡：长期投资加密货币的企业和个人免除转让所得税。3、葡萄牙：不像加密货币征收附加税和所得税，但企业通过加密货币交易所得的收益需要课税。4、马耳他：加密货币的日交易作为法人税征收税金，但个人投资者购买和拥有加密货币不用缴纳税金。5、马来西亚：不需要缴纳转让所得税。6、白俄罗斯：对加密货币挖矿和对加密货币的投资不征收税金。7、瑞士：对专业投资者的加密货币交易征收法人税，挖矿被视为个人营业收入，但个人投资者的投资及交易不需缴纳转让所得税。8、加密货币被认为是资产，纳税方式和股票一样；如果购买加密货币并保留一年以上，根据收入水平征收0%至20%的税金。9、澳大利亚：当所有交易均被视为转让收入，并且兑换为澳元时要求保留所有准确的交易记录；如果进行加密货币投资获得的利润，就要交纳与个人所得税相同速率的税金。但如果持有1年以上的加密货币，将减免50%的税金。10、以色列和瑞典：如果纳税人不能证明他们购买的加密货币的购买额，将会征收百分之百的税金。[2019/7/23]
Volition结合了zk-rollup和validium，用户可以自由选择使用zk-rollup或validium方案，这两种方案共享同一个状态根。即使validium被攻破，zk-rollup上的资金也仍然是安全的。?
动态 | 证券日报发布2018年区块链行业焦点盘点:证券日报发布《2018年区块链行业焦点盘点：乱象频发币圈狼藉监管筑篱》文章称，很多人将此轮区块链热潮与20年前的互联网泡沫相比。可以确定的是，区块链“泡沫”一定有，但区块链能否如互联网般改造世界，尚难下定论。监管部门去年以来重拳出击，规范资本市场“炒链”行为，严厉惩治ICO。从中央到地方，掀起防范以“区块链”名义进行非法集资的高潮，不断给区块链“排瘦身”。而瘦身后的区块链也正逐步回归理性——币圈萧条，市场开始重新审视以比特币为代表的加密数字货币的价值与意义；去芜存菁，越来越多的企业沉下心转向技术应用开发；人才成本也挤出“泡沫”，回归同行业正常水平。[2019/1/4]
因此，机构愿意支付更高的费用来换取zk-rollup的安全保障，而个人用户则更倾向于交易成本较低的validium，两者在volition上可以无缝交互。比如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。?
有效性证明
SNARK
SNARK的全称是「zero-knowledgesuccinctnon-interactiveargumentonknowledge」。这是一种加密证明，文件很小而且很容易验证。它利用椭圆曲线生成一个加密证明，该椭圆曲线假设无法从一个公开的基点找到随机椭圆曲线元素的离散对数。椭圆曲线的计算成本低于STARK的哈希函数，因此SNARK协议的gas成本更低。
STARK
STARK全称是「zero-knowledgescalabletransparentargumentofknowledge」。这种加密证明几乎不需要证明者和验证者之间产生任何交互。STARKs相比SNARKs的最大优势在于证明时间更短，而且更容易扩展。另外，由于STARKs采用哈希函数，因此也可以抗量子攻击。?
值得一提的是，STARKs的发明者是EliBen-Sasson，此人是StarkWare的联合创始人，这个团队也开发了StarkEx和StarkNet。?
采用零知识技术的区块链项目
采用了零知识技术方案的区块链项目
采用zk-STARK的项目
StarkEx
StarkEx是以太坊上的Layer2扩容方案，采用STARK证明来验证自托管的交易，并在上面开发交易和支付应用。基于StarkEx的项目包括DeversiFi、Sorare和dYdX，目前已完成了几亿笔交易并实现了几千亿美元的交易额。然而，StarkEx无法支持智能合约功能，因此无法实现功能完备的dApp。
StarkNet
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dAppAave和Maker都计划在StarkNet上发布。值得注意的是，StarkEx的zk-rollup也可以在StarkNet上发布，以提高应用的可扩展性。
为了充分利用STARK在计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备的编程语言，专门用于创建STARK证明。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。?
ImmutableX
ImmutableX是一个NFT平台，用于铸造和交易NFT和通证。该平台使用StarkEx打造专属的zk-rollup。ImmutableX平台上NFT铸造和交易量达到数百万，而且即使在以太坊网络拥堵期间也可以保持较低的成本。?
ImmutableX也将在StarkNet上发布。有效性证明不会直接发布到以太坊上，而是先发布到StarkNet上，然后再通过StarkNet的rollup发布到以太坊上。ImmutableX可以利用StarkEx在StarkNet上发布应用链，为项目提供layer3扩容方案。?
采用zk-SNARK的项目
Zcash
Zcash前身是ZeroCash。名字中的「zero」指使用零知识证明技术来实现隐私交易。Zerocash是早期出现的加密项目之一，推动了零知识证明技术在行业中的应用。?
Loopring
Loopring是以太坊上的DEX，支持订单簿交易，并且不托管用户资产。Loopring接入了ChainlinkPriceFeeds，服务几十万用户，交易量高达数十亿。?
zkSync1.0
zkSync1.0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MatterLabs开发。
zkSync2.0
zkSync2.0与StarkNet一样，也是以太坊的Layer2扩容方案。采用了volition基础架构，可以支持智能合约。zkSync采用zk-SNARK来验证交易，并采用PoS系统zkPorter来保障数据可用性。zkSync2.0和StarkNet的主要区别除了有效性证明之外，还有前者可以兼容EVM。1inch、Alchemix和Curve都计划在zkSync2.0上发布。?
ZigZag
ZigZag是一个去中心化交易平台，采用订单簿模式交易ERC-20通证。相比之下，大多数DEX采用的都是自动做市商模式。ZigZag的订单簿模式得益于zk-rollup强大的可扩展性。zkSync注册表中的任何通证都可以在ZigZag中交易。该协议目前在zkSync1.0上运行，但计划在zkSync2.0和StarkNet上发布。?
Mina
Mina是轻量级区块链，采用SNARKs创建容量最大为22kb的区块。项目可以在Mina上开发部署应用，并可以实现全部智能合约功能。?
零知识证明协议如何提升去中心化水平、可靠性和安全性
零知识证明协议可以使用Chainlink去中心化的预言机服务提升安全保障并实现自动化。Web3生态中的各个协议可以使用Chainlink信任最小化的服务来访问任何外部API，并利用安全的链下计算来打造更高级的应用。?
零知识证明协议可以使用以下服务来提升dApp性能：
精准的市场数据——ChainlinkPriceFeeds为DeFi经济保驾护航，为去中心化的稳定币、借贷协议以及交易平台等各种用例提供极其可靠且精准的市场数据。?
可验证的随机数——ChainlinkVRF可以创建随机数以及加密证明，并一起上传至链上进行验证。NFT平台可以利用随机数，以公平可验证的方式铸造NFT。区块链游戏可以利用随机数打造无法预测的游戏体验。?
智能合约自动化——ChainlinkKeepers是去中心化的交易自动化服务，可以自动触发关键的智能合约功能，比如结算限价单交易、执行清算以及rebase通证等。?
储备金证明——Chainlink储备金证明可以基于加密事实自动验证储备资产，为零知识证明协议降低风险，提高透明性并避免DeFi系统性风险。?
跨链通信——跨链互操作性协议为协议提供通用的开放标准，用于打造安全的跨链应用，在Web3世界中传输通证、发送消息并触发交互。?
总结
零知识证明与底层区块链和去中心化的预言机网络相结合，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Layer2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断发展，zk-rollup、validium和volition势必将获得更多个人用户和企业的青睐。?
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