理解ZK技术：解锁区块链可扩展性和隐私潜力的关键

当人们问“什么是加密货币中的 zk？”时，他们通常触及到正在重塑区块链的最重要创新之一。零知识技术已从理论密码学转向实际的日常区块链解决方案——而这种势头只会加速。

ZK技术实际解决的核心问题

区块链网络面临着一个根本矛盾：它们需要同时具备安全性、去中心化和快速性。这就是专家所称的区块链三难问题。用户希望交易成本更低，确认速度更快，并且隐私保护坚如磐石。但传统的区块链方法迫使你在这三者之间做出牺牲。

进入零知识(ZK)技术。实质上，ZK系统允许一方在不透露任何关于该事物的细节的情况下，数学上证明某件事情是正确的。想象一下，证明你账户中有$1,000，而不显示你的实际余额或交易历史。这就是零知识的力量。

ZK Rollups 如何重塑二层解决方案

今天ZK最实际的应用是ZK rollups——它们在扩展以太坊和其他链方面越来越受欢迎。

它们的工作原理如下：ZK Rollups不是在主区块链上单独处理成千上万的交易，而是将它们在链下打包在一起，然后提交所有交易有效的压缩证明。区块链信任这个证明，而不需要单独验证每笔交易。

现实世界的影响：

• 吞吐量飙升：Layer 2 网络现在可以处理比基础链多 100-200 倍的交易
• 费用大幅下降: 交易成本从美元降至分或分的几分之一
• 最终性改善：交易结算速度更快，同时保持主链的安全保证

这不仅仅是一个理论上的优势。像 zkSync、StarkNet 和 Loopring 这样的项目已经每月处理数十亿的交易量，证明了这项技术在大规模下的有效性。

三个使ZK协议真正有效的原则

为了使ZK协议值得信赖，它们依赖于三个数学支柱：

完备性意味着如果一个陈述是真的，诚实的证明者总是可以说服验证者接受它。没有任何情况下真相无法被证明。

健全性确保不诚实的参与者无法伪造证明。即使有无限的计算能力，虚假的陈述在接近确定性的情况下也会失败验证。

零知识是本场的明星：验证者只知道该陈述是真实的——没有其他信息。没有元数据，没有交易金额，没有发送者/接收者信息泄露。

这一组合使得ZK技术在隐私方面具有革命性。以Zcash为例，它开创了商业ZK-SNARKs：它允许用户进行完全私密的交易，区块链观察者无法看到谁向谁发送了什么。之前这种程度的保密性是不可想象的。

超越隐私：为什么 ZK 能够实现跨链通信

ZK证明最初是在1980年代开发的，但它们在区块链上的应用是全新的。一个被低估的好处是互操作性。

不同的区块链是孤立的生态系统。比特币无法直接验证以太坊的交易历史，反之亦然。ZK 证明创建了一座桥梁：它们允许一个链以密码方式验证另一个链上发生的事件——而无需直接通信或可信的中介。

这为跨多个链的DeFi应用开辟了全新的可能性，同时保持隐私。用户可以同时访问以太坊上的借贷协议、索拉纳上的交易场所以及Arbitrum上的收益农业——所有这些都不会暴露他们的跨链交易模式。

存在两种口味：

• 交互证明 需要证明者和验证者之间的来回通信(更慢，但更灵活)
• 非交互证明 一次性工作，无需交互 (更快，但计算强度更大)

生态系统不断演变。像 zk-SNARKs、zk-STARKs、PLONK 和 Bulletproofs 这样的变体各自针对不同的权衡进行了优化——证明大小、证明者速度或验证效率。

2024年ZK第二层生态系统

几个主要项目在零知识技术上进行了重大投资：

StarkNet 和 StarkEx 使用 STARK 证明来实现保密和可扩展的交易。它们在去中心化交易所中特别强大，因为交易隐私至关重要。

zkSync 是最经过考验的 ZK rollup 实现之一，处理大量低成本的以太坊交易。它的 EVM 兼容性意味着现有的智能合约可以直接部署。

Loopring 开创了去中心化交易的 ZK 技术。他们的 DEX 使用 ZK 证明在单一链上结算中验证数千笔交易，使其比中心化选择更便宜，同时保持资产的保管。

阿兹特克网络结合了ZK Rollups和专门为以太坊设计的隐私特性，让用户享受可扩展性和保密性——这是一种罕见的组合。

Immutable X 专注于NFT，利用ZK rollups 实现快速且廉价的铸造和交易。由于燃气费用而之前无法盈利的GameFi应用现在运行顺畅。

Scroll 是另一个与 EVM 兼容的 ZK rollup，优先考虑与以太坊的平滑集成和开发者体验。

Mina Protocol采取了不同的方式：它使用ZK-SNARKs创建一个极其轻量的区块链，整个链状态压缩到仅仅几千字节。验证者可以在任何设备上运行。

Syscoin将ZK证明应用于智能合约的可扩展性和安全的代币发行，创建了一个交易速度和安全性共存的平台。

DeFi的秘密武器：隐私 + 扩展性

DeFi运动建立在开放金融系统的理想上。但存在一种紧张关系：透明度可能暴露头寸。如果每个人都看到你在贷款上接近清算，精明的交易者会利用这一点。

ZK技术解决了这种矛盾：

• 私密交易 让用户可以在不广播头寸或策略的情况下进行交易、借贷和质押
• 保密智能合约 执行交易时不会在交易结算之前泄露输入，从而消除抢跑。
• 可扩展的dapps 处理DeFi爆炸性的交易量，无需拥堵或高费用

结果？去中心化金融（DeFi）变得更加私密，更高效，也更易于获取。开发者可以构建适合主流用户的金融应用，而不仅仅是针对大户交易者。

更广泛的意义

ZK技术之所以关键，不仅仅是因为一个特性——而是它们的组合。区块链一直在安全性与可扩展性，或者隐私与透明度之间进行权衡。ZK证明是第一批不需要这些权衡的技术之一。

随着采用速度加快和实施逐渐成熟，预计：

• 更快的交易确认而不牺牲安全性
• 更好的隐私，毫不妥协的监管
• 更便宜的区块链基础设施接入
• 无缝跨链体验

已经在生产中上线的项目(处理了数十亿的交易量)证明这不是炒作。ZK已从“有趣的密码学理论”转变为“交付生产基础设施。”

对于用户来说，这意味着更便宜、更快和更私密的区块链互动。对于开发者来说，它开启了以前因可扩展性或隐私限制而被锁定的新应用可能性。对于行业而言，它代表了向原始区块链愿景迈进的真正技术进步。