撰文：0x5willows
電影《讓子彈飛》中有這樣一個情節，為了讓人相信自己沒有多吃一碗涼粉，六子剖開肚子，以性命為代價證明了自己的清白。
在這裡，六子是證明者，圍觀群眾是驗證者，六子證明的方式是看腹中究竟有沒有多一碗涼粉。然而，這種證明方式的代價是六子的生命。
上述例子就是一個典型的證明難題。
第一，若要保證驗證的有效性，證明者必須分享知識（上述例子中，與知識對應的就是六子肚子內的情形），證明者若要通過驗證，需要將知識告知驗證者，而告知知識往往是有代價的。
第二，若驗證無效，驗證者將面臨欺詐風險。舉個例子，在法庭上，如果被告能在開庭前獲得控方律師所有的提問，那麼他極有可能成功編造出一個完美的故事騙過對方。
最初的解決辦法是，引入第三方，將驗證過程公開化，以此調和知識所有權與使用權間的矛盾。然而，即便如此，對於具有排他性的知識（比如密碼），一旦出讓使用權，也即喪失了所有權。有沒有不需要動用知識的驗證方式呢？
零知識證明的誕生
時間來到1985年，S. Goldwasser 博士畢業後來到MIT，與S. Micali，Rackoff 合寫了一篇載入史冊的經典論文《交互式證明系統中的知識複雜性》，零知識證明（zero-knowledge proof）問世。
此後，證明過程無需“知識”獲得了理論支撐，簡單來說，通過零知識證明，既能保守秘密，又能讓別人相信你。
只是由於效率和適用性上的短板，很長一段時間內，零知識證明僅僅停留在學術理論層面，或者只能用於特定項目，直到邂逅區塊鏈。
零知識證明兩大關鍵詞：保守秘密，即“不洩露信息”；讓別人相信你，即“證明論斷有效”。
這兩個特點恰好被區塊鏈所需要：
隱私：區塊鍊網絡的共識要求一切公開透明，隱私保護成為問題。
在隱私場景中，借助零知識證明“不洩露信息”的特性，可以在不洩漏交易的細節（接收方，發送方，交易餘額）的情況下證明區塊鏈上的資產轉移是有效的。
擴容：區塊鏈去中心化的特點，使驗證成為不可承受之重，輕量化的證明成為剛需。
在擴容場景中，主要利用“證明論斷有效”這個特性，鏈上資源是有限的，所以我們需要把大量的計算遷移到鏈下進行，零知識證明正好可以證明這些在鏈下發生的動作是可信的。
早在2016年，專注於鏈上隱私保護的ZCash就正式發布，通過零知識證明，ZCash完成交易驗證，而無需公開全部交易信息（發送人、接收人、交易量）。不過，經過多年發展，ZCash仍是不溫不火。
原因也很簡單，儘管隱私很重要，但當前的區塊鏈用戶，還遠沒有建立廣泛而強烈的隱私意識，不敢露富，還不敢露窮麼？
目前，隱私並不是剛需，擴容才是，特別是對於以太坊而言。
ZK與Rollup的結合
從底層協議來看，鏈上交易的成本必然高昂，因為要實現充分的去中心化和安全，必須有足夠多的節點進行重複驗證。
隨著區塊鏈應用的擴展，同步一個節點的時間越來越長，越來越龐大的鏈上數據量拉高了硬件的要求，大多數家用計算機甚至連節點的基本要求都達不到，像以太坊這樣用途廣泛的公鏈，其節點數量也只有一萬餘個，且大多數被託管在亞馬遜AWS 上，與去中心化的初衷背道而馳。
相較於隱私保護，區塊鏈的可擴展性，顯然更有意義。
只要實現了可擴展性，那麼就既可以維護“去中心化”的政治正確，同時可以降低gas。
2017年8月，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin和Joseph Poon，共同提出了初代擴容解決方案Plasma。
然而，Plasma無法提供和主鏈同等的數據可用性和安全性，很快遭遇全面潰敗，開發者又將眼光放在了Rollup 技術上。
Rollup 的核心理念其實很簡單，就是將原本散佈在區塊中的大量交易數據，打包成“濃縮”的交易，發佈到鏈上。為確保其中每筆交易的有效性，各種Rollup方案設計了不同的機制以確保整個過程的安全性與Layer 1保持一致。
在這個方向上，主要分為ZK Rollup和Optimistic Rollup兩種方案，前者以零知識證明（ZK-SNARKs）的密碼學技術確保安全性，而後者則繼承了Plasma的懲罰機制，節點一旦作惡，將付出極大代價。
2021年9月1日，基於Optimistic Rollup的以太坊擴容網絡Arbitrum宣布，主網公測版本正式上線，標誌著OPR先ZKR一步，正式登上舞台。
相較於依靠懲罰機制的OPR方案，憑藉數學和密碼學的ZKR顯然更能夠做到去信任化，不過，Rollup首先要克服的仍是技術難題，即EVM 的兼容性問題。
如果將EVM 視為一台計算機，它在給定特定輸入的情況下，計算智能合約的操作的輸出結果。包括Arbiturm，Optimism 在內的Optimstic Rollup 解決方案都有EVM 兼容的虛擬機，允許其能夠處理在以太坊主鏈上發生的所有操作。
反觀ZK Rollup，由於在EVM 設計之初，開發者完全設想過之後可能用到ZK 技術，於是ZK-EVM 就成為ZK Rollup第一個需要攻克的難關。
開發人員面臨兩種選擇，設計一種支持現有EVM 的ZK 指令集，或者重新設計一種對零知識證明友好的虛擬機，前一種路線的代表是Hermez 和以太坊基金會的Applied ZKP，後者主要是zkSync和Sin7Y。
在L2的大戰場之外，ZK-EVM成為了各大技術團隊競相角逐的小戰場。
2021年8月，Polygon（Matic）以2.5 億美元的價格收購了致力於開發ZK-EVM的Hermez Network。
今年4 月，專注於zkEVM解決方案的zkRollup Scroll 宣布完成3000萬美元的A 輪融資，Scroll團隊將與以太坊基金會的Applied ZKP 團隊合作，推出字節碼層面的zkEVM，並探索加速ZK證明生成的硬件，構建去中心化證明系統。
預期拉滿
在頭部資本中存在一種共識，ZK是一種具有終局性的技術，未來可能會成為區塊鏈世界中普適性的存在。
隨著Paradigm、a16z和紅杉等大機構加緊佈局ZK，市場上對ZK的FOMO情緒被引爆，一級市場上ZK項目的估值也逐漸向市夢率前進。
2018年1月，ZK-Rollup開發團隊StarkWare在種子輪獲得600萬美金融資，投資人包括以太坊創始人V神、Paradigm、Pantera 、PolyChain等一眾明星機構。
2021年11月，StarkWare在C輪融資中籌集了5000萬美元，估值達20億美元，紅杉資本領投，Paradigm、三箭資本、Alameda Research等參投。
2022年3月，StarkWare籌集新一輪融資時，一級市場報出的估值已達60億美元。
另一大ZK明星， zkSync背後的母公司Matter Lab於去年11月完成B輪5000萬美元融資，a16z領投，Placeholder、Dragonfly、1kx等跟投。
由於ZK領域尚有大量理論未得到實踐，缺少成功的案例和優質代碼庫作為參考，學習曲線非常陡峭，項目的開發難度極高，高門檻無疑增加了ZK項目的含金量，然而，當前ZK賽道的仍然有過熱的風險。
長期關注ZK市場的投資人Evans告訴深潮TechFlow ，這是一種把預期打滿的一個情況，當前許多公鏈都尚未突破StarkWare的FDV（完全稀釋估值），在ZK還沒有具體生態的時候，達到這樣的估值，實際上是短期內預期打進去的結果，後續想要繼續維持這樣的估值，或許有一定的難度。
另一位投資人發現某ZK項目在一年不到的時間內從最初4000萬美元估值漲到了4億美元，直呼“市夢率，投不起”，哪怕只是ZK生態系統中的DEX，一級市場估值有的也在2億美元以上。
不過，一級市場上對ZK的追逐，也不一定是壞事，在資本加持下，大量優秀的開發人員投入到相關研究中，加速EVM兼容落地。
以ZKSync1.0 為例，包括以太坊基金會研究員Justine Drake在內的大多數人，都認為實現ZKSync 2.0 至少需要等到22年底。然而，今年2月份ZKSync 2.0 測試已正式上線，成為以太坊測試網上首個兼容EVM 的ZK Rollup。
但是，ZK Rollup的頭頂，仍然飄蕩著流動性割裂、可組合性降低，以及中心化風險等烏雲，ZK有巨大的潛力，但是還遠遠談不上廣泛應用，當前市場上所說的ZK，更多指代ZK Rollup。
從本質上看，ZK Rollup中的零知識證明，只是將可驗證的計算外包，也就是通過第三方輸出一個計算完整性的證明。雖然ZK Rollup緩解了L1可擴展性的不足，但是它同樣面臨著計算成本的壓力。
當前，市場上還沒有專門用作零知識證明的硬件，在以太坊路線圖中，未來將集成ZKEVM，礦工需要生成證明，就必須需要一枚可以快速生成零知識證明的芯片。
據Paradigm預測，未來“ZK 礦工”的市場規模有望媲美PoW 挖礦市場，其中對ZK 硬件加速最重要的技術是FPGA， GPU成本過高，並且能耗太大，ASIC 從設計、製造到部署，通常需要12 到18 個月或更長的時間，相比之下，FPGA 供應鏈更輕便靈活。
嗅到“投資或投機預期”的弄潮兒已經開始下場佈局，比如某“加密老人”永遠站在風口，開始下場去做ZK硬件的項目；也有VC開始試圖攛掇有硬件創業經驗的人來做ZK硬件項目，親自孵化……
就這個角度而言，即便只是作為Rollup存在的ZK，它的想像力也遠談不上被窮盡。其次，ZK要突破Rollup的敘事框架，擴展在隱私和信任方面的用例，或許還需要等待Web3世界個人主權意識的崛起。
總體而言，ZK是具有終局性的技術，其意義甚至超越了區塊鏈，對ZK寄予厚望的加密行業已經砸下上百億美金，期待ZK幫助區塊鏈完成蛻變。
假如，ZK發展受阻或者被證偽，那麼區塊鏈的發展又將經歷“敘事破滅”的寒冬，這是一場“只許成功，不許失敗”的資本豪賭。
ZK，雄起！
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來源：深潮TechFlow 原創
