一直以来，区块链的不可能三角（即可拓展性、去中心化、安全性）三者只能得其二），所以在以太坊实现了较高程度的安全和隐私之后，扩容变成重中之重。
因此Layer 2 顺势而生，当下在 Layer 2 扩容方案中，ZK技术被太坊联合创始人 Vitalik Buterin (V 神)认为是解决扩容问题的最终方案。
5 月 21 日，在黑山举办的非营利性的年度全球以太坊会议 EDCON 2023 大会上，V 神表示，未来 10 年，以ZK为底层技术的zk-SNARK 将与区块链一样重要。
那么最近V 神力推的 zk-SNARKs 到底是什么？能解决哪些区块链疑难杂症？一起来看看今天的这篇介绍。以下为正文：
01 什么是 zk-SNARKs？
1.谁创造了 zk-SNARKs？
“zk-SNARKs”一词是由一群密码学家创建的，其中包括 Nir Bitansky、Alessandro Chiesa 和 Eran Tromer，最初这些人在一篇论文中发表了关于 zk-SNARKs 的基本原理。由此，zk-SNARKs 逐步被许多不同的项目和团队开发和改进。
分析师：转向人工智能云服务的加密矿企需要更多努力:金色财经报道，分析师表示，希望为人工智能领域提供服务的加密货币矿工可能面临一场艰苦的战斗。Hut 8 Mining Corp.新成立的高性能计算部门已经贡献了这家加密矿商第一季度销售额的20%以上。CoinShares数字资产分析师Matthew kimmel表示，很少有加密货币矿工能够为人工智能建立服务。实际上，只有少数矿工拥有人工智能所需的那种专用处理器。在去年加密货币崩盘后，没有多少人能够负担得起在硬件和员工方面的额外投资。此外，微软Azure和亚马逊网络服务等现有企业将有更大的发展空间。Hive Blockchain Technologies Ltd.首席执行官Aydin Kilic表示，与加密挖矿相比，人工智能需要不同的服务器、主板、cpu、软件和更强大的gpu。
大多数加密挖矿都是使用完全不同的设备完成的。但在2021年，少数以太币矿工抢购了人工智能使用的高端gpu，当时以太币价格飙升，矿工们愿意为“资质过高”的处理器支付更高的价格。
在所谓的以太坊合并之后，这些芯片对于挖掘以太币变得毫无用处。虽然一些矿商出售了需要持续维护和大型物理基础设施的设备，但Hut 8和Hive Blockchain等其他矿商一直在建立新的高性能计算(HPC)业务线，为包括人工智能在内的一系列行业的客户提供服务。
Hut 8表示，第一季度HPC业务的毛利率分别为47%和17%，是比特币挖矿业务毛利率的两倍多。但这还没有考虑到Hut 8为建立和运行数据中心所做的初步投资。该公司于2022年1月以3000万加元的价格收购了TeraGo Inc.的云和托管业务。
Hut 8首席执行官Jaime Leverton在接受彭博社采访时表示:“你可以把比特币矿变成一个GPU集群的想法太天真了，因为从环境、冷却的角度来看，对基于GPU的计算的需求，以及最终客户对正常运行时间和延迟的期望，都是完全不同的。”
加密货币挖矿服务公司Luxor Technologies的首席运营官Ethan Vera表示，只有拥有gpu挖矿经验的大型矿商才有能力进行这类投资。他说，他们将与更成熟的云服务提供商竞争，这些云服务提供商也在寻求吸引人工智能客户。
亚马逊网络服务正在与英伟达合作，建立一个可扩展的人工智能基础设施，为训练大型语言模型和开发生成式人工智能应用程序进行优化。同样，微软正在建立人工智能超级计算机，以帮助企业培训、部署和扩展人工智能。[2023/5/21 15:16:10]
2.zk-SNARK 代表什么？
修订后的俄罗斯加密矿业法案建议对逃税的矿工进行监禁，最高4年刑期:金色财经报道，一项旨在规范俄罗斯不断发展的加密矿业法案立法者现在计划重新提交，并考虑对不遵守规则的矿工造成严重后果的修正案。根据该部门制定的刑法修正案，如果矿工在三年内两次未报告收入且价值超过 1500 万卢布（接近 20 万美元），他们将面临最高两年的监禁，最高 300,000 卢布的罚款，甚至长达两年的强迫劳动。
如果未报告的资产金额超过 4500 万卢布等值法定货币（近60万美元），处罚将更加严厉，最高可判处四年监禁，最高可达 200 万卢布的罚款，以及最高四年的强迫劳动。[2023/3/13 12:59:03]
- ZK：zero knowledge零知识
零知识意味着正在验证声明的人无法从验证过程中获得任何新信息。换句话说，在零知识证明过程中，验证者只知道陈述是对还是错，除此之外一无所知。
- S：simplicity 简洁
简洁的 zk-SNARKs 证明是简短且易于验证的证明。这与常规的零知识证明形成对比，后者可能非常长且复杂。通常，zk-SNARK 证明可以在几毫秒内得到验证。
美俄勒冈州拟议法案要求加密矿工到2027年将排放量减少60%:金色财经报道，美国俄勒冈州议员已提交一份法案，旨在遏制加密货币挖矿等高能耗设施的碳排放，目标是到2027年将排放量减少60%，其中拟议的新基线设定为每MW排放0.428公吨二氧化碳当量，并要求加密公司根据以下时间表减少排放量：到2030年减少80%，到2035年达到90%，2040年后零排放。如果不遵守将导致1.2万美元 / MW的民事罚款。目前该法案刚刚提交立法机关，尚未分配委员会和举行听证会，该过程可能需要两到三周的时间。（Blockworks）[2023/1/12 11:07:48]
- N：non-interactive 非交互式
非交互式 zk-SNARKs 证明不需要证明者和验证者之间的任何交互。这意味着只有一条结果消息从证明者发送到验证者。这与交互式证明形成对比，在交互式证明中，证明者和验证者必须相互来回交互才能完成证明。
- AR：argument 争论
论点是支持一个观点的一个或一组理由。在 zk-SNARKs 的上下文中，论证是一系列数学运算，用于证明一个陈述论点是正确的。
美国加密矿企Compass Mining正在俄罗斯出售约3000万美元的硬件设备，以避免制裁:4月24日消息，美国加密货币矿企Compass Mining正在西伯利亚出售价值约3000万美元的硬件设备，以避免制裁。Compass Mining首席执行官WhitGibbs表示，正在寻找俄罗斯买家，预计将收回大部分价值并将收益分配给持有这些设备的约2000名客户。
据悉，本周美国财政部将俄罗斯矿企Bit River及其在俄罗斯的十家子公司列入制裁名单，并表示该公司通过运营可以在国际上销售的虚拟货币的大型矿场，将俄罗斯的自然资源货币化，而美国致力于确保无论多么复杂的资产都不会成为普京政权抵消制裁影响的机制。（彭博社）[2022/4/24 14:45:28]
- K：knowledge 知识
知识是指证明者知道完成证明所需的某些信息的想法。例如，这可能是帐户的私钥。
综上所述，zk-SNARKs 是一个ZK系统（零知识证明系统），它允许用户（“证明者”）向另一方（“验证者”）证明某些东西，比如他们的身份、他们的资金所有权等，而无需透露有关这些资产的任何信息。例如：
加密矿企Hut 8预计明年底将持有约5000个比特币:加拿大加密货币矿业公司Hut 8官方表示，预计到 2021年底，公司挖矿算力将由当前1.2 EH扩展至约2.5 – 3.0 EH，到2022年中期将扩展至约6 EH。由于近期算力扩张，该公司资产负债表上持有的自挖比特币预计将从2021年6月27日的约3806个比特币增加到2022年底的约5000个比特币。（Newswire）[2021/6/28 0:12:14]
- 用户应该能够证明他的账户中有足够的余额来购买产品或服务，而不必分享他所拥有的确切金额；- 用户应该能够在访问应用程序之前验证他的身份，而不必共享他的个人数据。
以如何“向一个 5 岁的孩子解释 zk-SNARKs”举例，这里可以通过一个游戏来解释 zk-SNARKs 是什么：
“想象一下，你正在和三个朋友一起玩“语文老师在哪里？”，奖项是 1000 美元的注由获胜者平分。你和你的朋友围坐在一张桌子旁，每个人都拿到了一张有语文老师的图片。
你必须在图片中找到语文老师， 一旦找到语文老师就需要证明你找到了他，但不能透露她的位置或其他任何信息。换句话说，您想在不透露任何超出您声明有效性的信息的情况下证明对事实的了解。
运用zkSNARK原中，可以拿一张相同大小的纸，并在图片中语文老师的位置标记一个点。然后可以把纸藏在一个盒里，一旦你的朋友解决了这个谜题，他们就可以自己看到你标记的语文老师所在的位置。”
换句话说，zk-SNARKs 允许你证明你所需的验证信息，而无需透露该信息的具体值。在当前跨链生态系统中，使用 zk-SNARKs 技术可以维护其平台上构建的区块链和 DApp 的隐私。在这里面，关键思想是验证者不可能获得关于该证明的任何信息（因此称为“零知识”证明）。
02 zk-SNARKs 运作原理
zk-SNARKs 在加密领域尤为重要，因为许多区块链本质上是公开的，隐私就变得尤为重要。最著名的例子是 Zcash，它是一种隐私加密资产。当在比特币和以太坊等公链交易Zcash时，会使用发送方和接收方地址等详细信息以及输入和输出值（即花费了多少，未花费多少）进行验证。但通过 zk-SNARKs，Zcash 可以在不公开地址和价值等信息的情况下证明交易有效。
zk-SNARKs 如何运作？数字签名构成了 zk-SNARKs 的工作原理。数字签名使用加密算法对敏感信息进行保护，使其对另一方隐藏，同时向该方提供所要求的必要证据。那么具体它是如何完成的呢？步骤如下：1.证明者首先生成一对密钥，一个公钥，一个私钥。他使用私钥签署交易。2.然后证明者将此交易编码为 zk-SNARKs，这是交易有效的数学证明。3.证明与公钥一起发送给验证者。然后，验证者使用公钥检查公式是否正确，而无需了解有关交易的任何其他信息。由于只验证少量信息，因此可以非常快速地完成此检查，以确认交易有效。
03 zk-SNARKs 的具体用例
1.哪些 Token 使用 zk-SNARKs？
SNARK 加密 Token 是一种使用 zk-SNARKs 来改善隐私的加密资产，也称为隐私 Token。这类隐私Token的例子有：- Zcash (ZEC)- Verge (XVG)- Monero (XMR)- Dash (DASH)- Beam (BEAM)- Horizen (ZEN)- Bytecoin (BCN)zk-SNARKs 的主要挑战是如果私钥被泄露，就可以创建伪造的证明。这可能允许伪造证明的创建者进行欺诈，例如，创建和使用伪造的隐私币。
2. zk-SNARKS 的其他应用
Filecoin 是一个去中心化存储提供商，运作过程涉及多个方面。
首先，Filecoin 网络上的存储提供者（提供存储空间以换取区块奖励），而“证明者”，必须证明他们正在正确地将数据存储在链上。另一方面，我们有“验证者”，即节点，他们必须验证存储提供商是否正确存储和保护数据。这些验证者必须对存储提供者给出的证明感到满意。这要求存储提供商和节点在数据易手时进行通信。可以想象，这一过程将是资源密集型的。Filecoin 官方博客文章解释道：“为了验证他们的存储，如今单个存储提供商提供的必须证明的数据量是巨大的，而且只会随着时间的推移而增长。Filecoin 网络的出块时间为 30 秒。为了保持时间不变并启用可扩展的方法，Filecoin需要一种允许快速、高效和稳健验证的解决方案，”
借助 zk-SNARKs，Filecoin 网络可以通过减少各方验证存储所需的时间来提高其可扩展性和效率。对于存储提供商，zk-SNARKs 减少了他们需要传输的数据量以证明其存储，从而降低了运营成本。
3. zk-SNARKs 还可以用于其他事情例如：
- 身份验证：无需密码即可验证用户凭据，不再需要护照、出生证明等文件证明，以保护出生地点和出生日期等敏感信息。
- 投票系统：无需身份识别即可验证选民身份，即使选票泄露也无法识别选民身份，从而保护选民隐私。
- 数据压缩：这是 zk-SNARKS 的一个有趣用途，值得单独展开一节。
04 小结
总的来说，zk-SNARKS 有三个关键要点：1.zkSNARKS 是一种零知识证明系统，它允许一方向另一方证明他们知道一个值 x，而无需传达有关 x 的任何其他信息。2.关键思想是验证者不可能仅仅从证明者能够证明他们知道 x 的事实中推导出关于 x 的任何信息。这保护了证明者的数据隐私。3.零知识证明系统用于各种应用，包括安全通信、密码学和隐私保护数据分析。虽然目前零知识证明系统是一个相对较新的研究领域，其可行性和实用性仍有许多悬而未决的问题。然而，它们已经被用来创造一些令人印象深刻的产品。
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