TL;DR
零知识证明技术,可以保证计算的完整性、正确性和隐私,在区块链扩容和隐私中有应用.
zk-SNARK和zk-STARK各有优点,而它们的合理结合更加有潜力.
zkVM能赋予应用零知识证明能力,zkVM分为使用主流、EVM或全新指令集.
EVM的适配包括EVM兼容性、等同性和Specification上的适配.
zkEVM是兼容EVM而又零知识证明友好的环境,主要分为原生和编译流派.
基于原生的zkEVM是以太坊和区块链的未来.
支持Solidity生态的通用zkVM是Web3的未来.
0.零知识证明
不严谨但简单易懂地来介绍一下零知识证明:
你在上小学.老师是验证者,你作为学生是证明者.你如何证明你掌握了一元二次方程的求解公式呢?那就需要数学考试.
老师会随机出10道相关的题目,而你如果掌握了,则可以把他们都做出来.在这个过程中,你没有背诵或者默写求解公式的具体内容,但是老师却可以很简单地验证你的知识掌握程度.
其实这就是Tartaglia与Cardano(对的,就是这个名字)争夺谁是一元三次方程发现者时所采用的方法.他们都不想告诉对方自己公式的内容,但是通过做题,就可以很容易地验证且过程中不透露知识地,判断他们是否掌握了这一知识.
Fireblocks：16家钱包提供商和开源库受到BitForge漏洞影响:金色财经报道，Fireblocks 密码学研究团队发现，16家钱包提供商和开源库受到了BitForge漏洞的影响，该公司表示，所披露的漏洞“有效地将 MPC 系统提供的保护降级为传统的单密钥系统的保护”，BitForge仅影响使用GG-18、GG-20和Lindell17协议的MPC钱包提供商，该漏洞为攻击者创建了一个后门，以便在签名失败时暴露部分私钥。Fireblocks 建议所有实施这些协议的提供商包含所需的零知识证明以增强安全性。
该公司将 BitForge 归类为“零日”漏洞，这意味着受影响软件的开发人员在 Fireblocks 披露之前并未发现这些漏洞。据悉，Fireblocks 确定了16家受影响的提供商和开源库，但没有公开点名这些公司，而是强调行业合作并提供修复机会。[2023/8/10 16:16:40]
零知识证明有什么用呢?用处就是,整个过程可以节省计算算力和压缩链上空间,同时也可以对隐私有保护,符合区块链去信任的特点以及密码学的基因.
1.SNARK和STARK
区块链领域中所用到或者提到的“zk”通常不是真正的零知识证明,而经常是ValidityProof.由于相关词汇的混乱,所以本文中的某些地方会延续这些“误用”.
在目前的区块链版图中,zk可以说是区块链扩容(不zk的ValidityProof)与隐私技术(真正的zk)的最前沿与最优解决方案,在Tornado.cash,ZCash,zkSync,zk.money,Filecoin,和Mina等项目中都有使用.
NFT数据存储平台NFT.Storage推出NFT Forever项目:3月15日消息，NFT 数据存储平台 NFT.Storage 宣布推出 NFT Forever 项目，以证明 Filecoin 的新虚拟机（FVM）可以通过智能合约保证可验证存储。
NFT.Storage 现在可以获取已经存储在 Filecoin 中的 NFT 数据，并通过智能合约自动更新数据存储协议。据悉，NFT.Storage 通过 IPFS 和 Filecoin 提供超过 1.15 亿个 NFT 资产。[2023/3/15 13:05:44]
目前的技术方案主要分为SNARK以及STARK两类.?STARK中的S代表可扩展的,意味着被证明的语句有重复的结构,而SNARK支持任意的电路,这些电路被预处理以实现简洁的证明.?其中对SNARK的技术实践占据了主导地位,STARK主要有StarkWare在已上线的产品中大规模采用.以下是它们之间的对比.
从Meme的角度而言,STARK比SNARK优秀(?,StarWars,StarTrek).
如果SNARK是以太坊2.0的未来,那么STARK就会是以太坊3.0的未来.正经的来说,STARK的优势在于
更低的gas(更能scale)
更大的batchsize(更能scale*2)
更快的证明(更能scale*3)
外媒：Terra崩溃的罪魁祸首“钱包A”是Terraform Labs的钱包:6月14日消息，区块链安全公司Uppsala Security和CoinDesk Korea对TerraUSD攻击者钱包（0x8d47f08ebc5554504742f547eb721a43d4947d0a）“钱包A”的交易历史进行了深入分析。推断给算法Stablecoin Terra USD（UST）造成致命打击的攻击者钱包是TerraformLabs管理的钱包。表明造成数十万亿韩元投资者损失的Terra崩盘事件不是外部攻击，而是内部所为。据悉，正在调查Terra事件的韩国检察机关也确认了这种情况，并正在继续深入调查。（CoinDesk Korea）[2022/6/14 4:26:12]
没有trustedsetup(生成的参数仅对当前的应用有效,若出现了修改需要重新setup)
后量子安全
但是STARK生成的证明的体积更大,并且还大不少,由于比如WASM的一些限制,可能会在构建时需要额外的操作?(这里是SNARK).Mir前段时间在Starky给出了一个?AIR-basedSTARK?的实践,是?Plonky2?的一部分(Plonky2和Starky的关系比较复杂...).我个人认为,体积大可以通过各种手法来优化,但是算法本身的时间复杂度是很难再进一步压缩的.
这些零知识证明技术可以通过合理的结合来构建更强大的应用.比如PolygonHermez就通过SNARK来证实STARK的正确性,从而减少最终发布证明时的gasfee.
总结来说,SNARK和STARK都是优秀的零知识证明技术,各有千秋,而它们的合理结合更加有潜力.
Forta Protocol完成2300万美元融资 A16Z领投:10月1日消息，去中心化安全协议Forta Protocol宣布完成2300万美元融资，A16Z领投，Coinbase Ventures、True Ventures、OpenZeppelin和Blockchain Capital 跟投。
据悉，Forta Protocol 提供针对智能合约的安全服务。Forta Protocol 的核心是代理开发社区，社区成员在 Layer1、Layer2 甚至是侧链上寻找包括网络、财务、运营以及治理在内的风险。[2021/10/1 17:19:33]
2.zkVM
前面所说到的?Tornado.cash?和?zk.money?类似都是仅支持转账操作的零知识证明应用,不支持通用的计算.类比来说,这些应用都只有比特币的功能,远远不及以太坊的图灵完备,更不要说建生态了(比特币上的智能合约一直没做出生态来).
zkVM就是一个由零知识证明来保证安全可验证可信特性的虚拟机,简单来说就是,输入旧状态和程序,返回新状态.它能让所有的应用都被赋予零知识证明的超能力.
Miden在ETHAmsterdam的演讲用一张图很好概括了zkVM到底是什么.
zkVM的优点:
易用:开发者不用学密码学或者零知识开发就可以使用zkVM来运行程序保证计算安全(不代表完全无门槛)
动态 | 英国右翼历史学家加入Ampleforth咨询委员会:据金融时报报道，英国右翼历史学家尼尔尔·弗格森（Niall Ferguson）加入了区块链项目Ampleforth的咨询委员会。Ferguson表示，目前比特币无法成为可以作为支付手段的“钱”。但与此同时，他怀疑与法币挂钩的稳定币是否能够做到。据报道，Ampleforth是一种数字资产协议，将波动率从单位价格转移到单位数量，并通过基于持有人之间的需求，通过算法扩展和收缩供应来实现价格稳定。[2019/2/9]
通用:zkVM可以给任何程序和计算生成证明.
简洁:相对比较少量constraints就可以描述整个VM(不用重复生成整个VM的电路).
递归:免费的递归特性.和通用性一样,对VM的验证可以通过VM来进行.这个就挺好玩,比如你可以在zkVM里放一个zkVM,就类似StarkWare说的?L3的概念.
zkVM的缺点:
计算架构特殊:并非所有零知识证明系统可以被用来做zkVM.
性能问题:电路需要优化,可以为特定计算进行针对性优化.
现在主流的zkVM有三大类,括号中是它们的指令集:主流(WASM,RISC-V)、EVM(EVMbytecode)、ZK-Optimized(全新指令集,针对零知识证明所优化,比如Cairo和zkSync).以下是根据Miden在ETHAmsterdam的演讲所整理的类型对比图:
很多零知识证明开发生态所做的事情大多是让开发者能用Circom库(以及snarkyjs这种)或者其他新创造的语言(Leo或者Cairo这种语言都有奇奇怪怪的限制)来做通用zkDApp的开发,但是没有像以太坊上用Solidity那么直接和易学.
除此之外,还有很多项目,比如zkSync,Scroll,或者Polygon旗下的好多家都在尝试做zkEVM或者其他的zkVM.
3.EVM
EVM就是以太坊的虚拟机,也可以理解为运行智能合约的一套执行环境.
数年来,各个公链都在不停尝试着去兼容EVM,从而接入到以太坊的开发生态当中.对于这个概念,衍生出了EVM兼容,等同和其他一些定义.
EVM兼容性:Solidity等语言层面的适配.
EVM等同性:EVM字节码层面的适配.
EVMSpecification适配:也就是通常所说的真正的zkEVM,大多情况下甚至是向后兼容的优化后的超集,能提供账户抽象(就是每个账户都是一个智能合约)等EVM没有提供的特性.
4.zkEVM
我们再来解读一下zkEVM.定义上来说,zkEVM是一种兼容EVM同时又对零知识证明友好的虚拟机,能保证程序,操作,和输入输出等的完全正确性.
对于实现通用计算来说,要做zkEVM主要需要解决两个难点:
a)电路复杂
不同的合约需要生成不同的电路,而且这些电路很“复杂”.
这方面主要就要靠各种优化了,比如Aleo(不过它不是directZK这一类...只是为了举例说明优化)通过分布式Cluster来并发计算Proof,或者通过各种硬件上的优化来加速.
b)设计困难
zkEVM不止要对EVM进行重构,对以太坊的整体状态转换都要用零知识证明技术进行重构.
EVM设计的时候就没想到后面要做zkEVM,造成了非常大的困难.导致了有两个门派的路线,都在图里了.
或者说按VM的架构来分,就长这样(超级感谢ScrollTech的原图总结!).Opcode指的是EVMOpcode.其中StarkWare部分是用Warp来将Solidity转成Cairo合约,或者直接用Cairo写合约,一样能获得不错的开发体验和全套工具.
在开发者和用户层面,这几个方案其实我认为是基本无差别的,但是在基础设施上,越靠右的方案EVM兼容性越好,可以无缝接入Geth等基础设施,但开发进度基本上也越慢.
5.zkEVM和zkVM
zkEVM的存在我认为是在以太坊生态上去翻新和打补丁,能为以太坊及其生态的繁荣添砖加瓦,而zkVM的存在却不一定是给以太坊做加强,同时也具有更大的想象力.
StarkNet的CairoVM尽管可能不是我想象中最完美的zkVM,但它能比EVM或者zkEVM干更多的事,同时这些不止是停留在EIP级别的功能拓展.CairoVM上可以跑机器学习模型,甚至现在还有机器学习模型平台正在StarkNet上建设.
相比zkEVM,一个zkVM会更加容易被构建(无需担心EVM的技术债),更加灵活(无需担心EVM的更新),更加容易优化(电路和证明器的软硬件优化比构建zkEVM简单和便宜非常多).
当然zkVM的一个最微小但很致命的缺点就是,如果zkVM无法支持EVM兼容(Solidity语言层面),那么zkVM就很难像EVM一样有最完备和成熟的Web3开发生态.
zkVM或许是更大的趋势,能让对EVM的纵向优化,变成EVM生态的横向拓展,跳出了EVM的限制.
6.zkVM的未来
如果能有一种通用的zkVM能够让所有编程语言的智能合约,不止是Solidity,不止是Cairo,而是Rust,C++,Go,在零知识证明的加持下安全运行呢?(Stellar尝试过,但失败了.)
正如?@kelvinfichter?所说的:?WhyzkEVMifzkMIPS?正如?@KyleSamani?所说的:?EVMisabugnotafeature.WhyzkEVMifzkVM?
Winterfall?或者?Distaff?或者?MidenVM?等zkVM都没有做到非常好的开发友好度.Nervos有RISC-V的?VM,但是Nervos没有用零知识证明技术.
现状下最优解的方案就是构建一个WASM或者RISC-V的zkVM,最好能支持Rust,Go,C++,甚至Solidity(zkSync好像可以立大功)等语言.如果有这么一个通用zkVM,那么对于zkEVM会是降维打击.
Web3开发者的数量大概占所有开发者的0.07%,也就可以推断出,Solidity开发者的数量实际上会比0.07%更少,会用Cairo写合约或者用Leo写电路就更少了.这样完美的zkVM所针对的是几乎100%的开发者,任何开发者用几乎任何语言都可以得到一个完美的零知识运行环境.
如果Web3和Crypto有统治世界的一天,我认为绝对不会是EVM生态占据100%的所有开发者,而是所有的开发者会慢慢转化为Web3和Crypto开发者.这就是通用的zkVM的绝妙之处.
原生zkEVM是区块链的未来.
通用zkVM是Web3的未来.
作者:SuningYao@ForesightVentures
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