Web3 时代的 ZKP，如何迈向主流？

Rollup 等用例已开始广泛应用，然而要让 ZK 被主流采用，仍然需要发掘进一步的潜在用例和技术进步。

原文标题：《ZKPs in Web3: Now and the Future》

撰文：Mohamed Fouda、Qiao Wang

编译：Frank，Foresight News

零知识技术（ZK）是一种推动技术，不仅将改变 Web3，还将改变其他行业。

作为一种足够通用的技术，ZK 可以拥有多种用例，而我们正处于弄清楚该技术可以实现的所有用例的早期阶段。一些明显的 ZK 用例已经找到了真正的应用，例如实现交易隐私和数据压缩（即 Rollup），然而要让 ZK 被主流采用，仍然需要发掘进一步的潜在用例和技术进步。

本文我们将首先回顾 ZKP 的不同应用，然后将讨论什么可以实现这项技术的下一阶段，以及一些可以从这项技术中受益的创业想法。

ZKP 的应用地图

自发明以来，零知识证明（ZKP）已在加密行业站稳脚跟。

ZKP 确实存在一些魔力，使这项技术非常令人兴奋——它允许实体向世界其他地方证明自己知道一条信息或已经正确完成了一项任务，但却无需透露该信息或显示该任务的详细执行信息。

ZK 的数学魔力允许我们通过检查生成的 ZKP 来信任该知识或任务已执行完毕，出于这个原因，ZKP 的第一个也是最一致的用例就是以隐私为中心的加密网络，ZKP 还被用于提供以太坊 L1 上关于 L2 交易的有效性证明，以引入 ZK Rollup 的概念，此外 ZKP 在不同的项目中也被广泛应用于其他小众应用程序。

注重隐私的支付和协议

ZKP 自然而然地实现了隐私特性，特别是在去中心化网络中，人们缺乏可以充当真相来源的中心化权威——ZKP 允许 Web3 用户（证明者）向网络验证者证明他们的交易是有效的，即他们有足够的余额可以花费，而无需透露交易细节，例如交易金额、发送者或接收方地址。

ZKP 最初是为了支持 Zcash 网络中的隐蔽支付（即私有支付）而开发的，随后扩展到了其他网络，包括：

ZK Rollups 的验证

ZKP 的另一个主要用例是在底层 L1 上生成 Rollup 有效性证明，通用 Rollup 通过不利用 ZKP 的隐私功能来优化吞吐量，即证明更多的交易（TX），在这种权衡中，ZKP 仅用来证明 L2 交易执行的正确性。

由于一些通用函数不能被有效地证明，因此生成 ZKP 来证明任意智能合约的正确执行是很困难的，解决这个问题需要实现专门的虚拟机（VM），这些 VM 可以使用底层 ZK 电路有效地进行验证。由于这种复杂性，ZK Rollup 最初只支持支付或单个应用程序，例如可以很容易地生成 ZKP 的 DEX。

这里的例子包括 zkSync 1.0 和 Loopring，之后通用的 zkEVM 实现开始出现在市场上，包括 Starknet、zkSync 2.0、Polygon zkEVM 和 Scroll。目前所有 ZK Rollup 都在以太坊上，但其实也可以在包括比特币在内的其他链上实现 ZK Rollup。

然而，比特币 Rollup 的实施将需要更改比特币操作码并进行链的硬分叉，这通常不受比特币社区的欢迎。

其他 ZKP 应用

除了注重隐私的应用程序和 Rollup 之外，ZKP 还在其他区块链协议中进行更广泛方面的应用。

Mina

Mina 使用 ZKP 将区块链状态压缩成很小的规模（约 22 KB），为了实现这一点，Mina 使用递归 ZKP，即其他 ZKP 的 ZKP。

当在 Mina 网络中生成一个区块时，zk-SNARKs 被用来生成该区块的证明，以确保其有效性；当新的区块引用以前的区块时，新区块的 ZKP 会验证所有以前的区块，同时保持恒定的大小。

Filecoin

Filecoin 使用 ZKP 来确保存储提供商正确存储他们声称要存储的数据，此过程称为复制证明 （PoReb）。

在此过程中，存储提供程序生成 ZKP 以证明它们正在存储数据的唯一副本，即非由其他存储提供程序维护的副本。ZKP 为希望实现一定冗余和可用性水平的 Filecoin 用户提供了保证，此外由于证明的大小比存储的数据小得多，因此使用 ZKP 可以降低存储提供程序的带宽要求。

Celo Plumo

Celo Plumo 使用 ZKP 来创建可在手机和其他资源有限的设备上使用的超轻量级网络客户端，尽管客户端具有轻量级性质，但它可以保证其访问状态的正确性。

Dark Forest

Dark Forest 是 ZKP 在游戏领域最受欢迎的应用。尽管 ZKP 的使用符合隐私用例，但 Dark Forest 在支付网络中的金融应用之外，将它用于创建一个不完全信息游戏的应用，所以这是一个与众不同的用例。

ZKP 的发展轨迹及其应用