盘点零知识证明（ZKP）在 Web3 的 13 个巨大机会

原文作者：Mohamed Fouda 以及 Qiao Wang。

编译：DeFi 之道

零知识(或简称 zk)是一种使能技术，它不仅可以改变 Web3，还可以改变其他的行业。作为一种足够通用的技术，zk 可拥有大量的用例，而我们正处于弄清楚该技术可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，例如启用交易隐私以及数据压缩（即rollup）。 然而，要让 zk 的采用变为主流，仍然需要许多潜在的用例和技术进步。

在本文中，我们首先来回顾下 ZKP 的不同应用。 然后我们会讨论，实现这项技术的下一阶段需要什么，以及一些可以从这项技术中受益的创业想法。

一、ZKP 应用地图

自发明以来，零知识证明 (ZKP) 已在 crypto 行业中找到了稳固的立足点。ZKP 确实有一些神奇之处，这使得该技术非常令人兴奋。简单来说，ZKP 允许一个实体向世界其他地方证明其知道了一条信息，或者其已经正确完成了一项任务，而无需透露该信息或显示任务执行的细节。 zk 的神奇数学让我们只需检查生成的 ZKP 就可以相信知识或执行的完成。 出于这个原因，ZKP 的第一个，也是最一致的用例是以隐私为中心的 crypto 网络。 ZKP 还用于提供以太坊 L1 上的 L2 交易的有效性证明，以引入 zk rollup 的概念。此外，ZKP 在不同的项目中还被用于其他的利基应用。

以隐私为中心的支付和协议

ZKP 自然地实现了隐私，特别是在缺乏可充当真相来源的中央权威的去中心化网络中。 ZKP 允许 Web3 用户（证明者）向网络验证者（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，如交易金额、发送方或接收方地址。

ZKP 最初是为了支持 Zcash 网络中的隐蔽支付（即隐私支付）而开发的，然后扩展到了其他网络。隐私支付网络的项目例子包括：

注重隐私的 L1：Zcash、Horizon、Aleo 以及 Iron Fish

通用链上的隐私智能合约：Tornado Cash

注重隐私的 L2：Aztec

zk rollup 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 优化吞吐量，即通过不利用 ZKP 的隐私功能来证明更多的 TX。在这种权衡中，ZKP 仅作为 L2 交易执行正确性的证明。

由于无法有效地证明一些通用函数，因此很难生成 ZKP 来证明任意智能合约的正确执行。解决这个问题需要实现专用的VM，这些 VM 可以使用底层 zk 电路得到有效验证。由于这种复杂性，zk rollup 一开始只支持支付或单个应用（例如 DEX），这样就可以轻松生成 ZKP。这里的例子包括 zkSync 1.0 以及 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 以及 Scroll。目前，所有的 zk rollup 都在以太坊上，但理论上也可以在其他链（包括比特币）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硬分叉升级，而这通常不受比特币社区的欢迎。

其他的零知识证明应用

除了以隐私为中心的应用和 rollup 之外，ZKP 在其他区块链协议中也找到了其他的用例。本节介绍了这些用例。

Mina

Mina 使用 ZKP 将区块链状态压缩到很小的大小（~22 KB）。为了实现这一点，Mina 使用了递归 ZKP 方法，即对 ZKP 再进行一次 ZKP 压缩计算。当 Mina 网络中生成一个区块时，zk-SNARKs 用于生成该区块的证明，以确保其有效性。当新区块引用之前的区块时，新区块的 ZKP 会验证所有之前的区块，同时保持不变的大小。

Filecoin

Filecoin 使用 ZKP 来确保存储提供商正确存储他们声称存储的数据。这个过程称为复制证明（PoReb）。在此过程中，存储提供者生成 ZKP ，以证明存储的是数据的唯一副本，即不引用其他提供者维护的副本。 ZKP 为想要实现一定程度的冗余和可用性的 Filecoin 用户提供保证。此外，由于证明的大小比存储的数据小得多，使用 ZKP 可以降低存储提供商的带宽需求。

Celo Plumo

Celo Plumo 使用 ZKP 允许创建可在手机和其他资源有限的设备上使用的超轻型网络客户端。尽管客户端是轻量级的，但它可以保证访问的状态的正确性。

黑暗森林（Dark Forest）

Dark Forest 是 ZKP 在游戏领域最流行的一款应用。尽管 ZKP 的使用符合隐私用例，但其创建不完全信息博弈的应用是一个独特的用例，其超越了 ZKP 在支付网络中的金融应用范围。

二、ZKP 的发展轨迹及其应用