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什麼是zk-SNARKs 和zk-STARKs？它們都是零知識證明，但它們的特性是什麼，彼此之間如何比較。
零知識證明（ZKP）是加密協議，允許一方（證明者）在不透露任何超出聲明本身有效性的資訊的情況下，使另一方（驗證者）相信某個聲明是真實的。 ZKP 是區塊鏈生態系統的革命性技術，能夠透過二層解決方案實現區塊鏈的可擴展性，並建立隱私保護應用程式。兩種最突出的ZKP 類型是zk-SNARKs 和zk-STARKs，它們各自具有不同的特性和用例。
在本文中，我們將討論zk-SNARKs 和zk-STARKs，它們的關鍵特性，以及它們之間的比較。
前提條件
理解ZKPs: 你需要知道電路、約束、見證、驗證者和證明者是什麼。
什麼是zk-SNARK（簡潔非交互知識論證）
Zk-SNARKs 是一類廣泛的ZKP 系統，它們是非交互的，這意味著在初始證明生成後，證明者和驗證者之間沒有來回通訊。它們以高效著稱，提供短小的證明大小和快速的驗證時間，無論複雜性如何，這些都保持不變。
zk-SNARKs 的關鍵特性
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可信任設定：SNARKs 需要一個可信任的設定階段，其中產生一組初始參數，通常稱為結構化參考字串（SRS）。這個設定階段使用一個秘密，如果暴露，將會破壞所有使用該設定建立的後續證明的安全性。這個設定數據通常被稱為「有毒廢物」。可信任設定通常被視為缺點，因為它們引入了潛在的信任問題：使用者必須相信設定是正確執行的，並且秘密在之後被銷毀。
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橢圓曲線加密（ECC）：許多SNARK 構造依賴橢圓曲線加密，這取決於離散對數問題（DLP）的難度。雖然這對經典電腦提供了強大的安全性，但它使SNARKs 可能容易受到未來量子電腦的攻擊，因為量子電腦可以高效地解決DLP。
流行的zk-SNARK 協議
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Groth16：Groth16 是最廣泛使用的SNARK 協定之一。它需要特定電路的可信任設置，並且非常高效，產生非常小的證明和快速的驗證時間。由於其緊湊的證明大小，它通常用於區塊鏈項目，如Zcash。
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PLONK（基於拉格朗日基的普世非交互知識論證的置換論證）：PLONK 是一個更靈活的SNARK 協議，使用通用和可更新的SRS，這意味著它可以用於任何電路，並且可以修改以支援更大的電路。與Groth16 不同，PLONK 的設定不是特定於任何特定電路的，可以重複使用多個電路。這減少了重複可信任設定的需求，並且可以更輕鬆地添加新程式或電路而無需重新進行整個設定。
zk-SNARKs 的特性
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證明大小：小，這使得SNARKs 適用於頻寬和儲存有限的應用。
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後量子安全性：有限，由於依賴ECC。 SNARKs 不是量子抗性的，因為足夠強大的量子電腦可能會解決DLP。
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可信設定：這是必需的（ 在大多數SNARKs 中）。設定階段引入了一個信任假設，如果管理不當，可能會帶來潛在的安全風險。
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可擴展性：對於需要緊湊證明和快速驗證的應用程式非常高效，儘管需要可信任設定在高度動態的環境中可能是一個限制。
什麼是zk-STARK（可擴展透明知識論證）
Zk-STARKs 是另一類ZKP，旨在解決zk-SNARKs 的缺點。它們被設計為可擴展和“透明”的，這意味著它們不需要可信的設置階段。相反，zk-STARKs 使用雜湊函數和公開已知的隨機性來建立證明，從而增強了它們的安全性和可擴展性。
zk-STARKs 的關鍵特性
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透明設定：STARKs 不依賴秘密參數。相反，它們的證明是使用公開隨機性產生的，這意味著它們沒有可能破壞系統的“有毒廢物”，並且不需要可信設定。
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基於雜湊的安全性：STARKs 依賴雜湊函數，如SHA-256，而不是橢圓曲線加密。這使得它們對量子攻擊具有抵抗力，因為在當前的加密假設下，雜湊函數被認為在量子電腦面前是安全的。
STARKs 的特性
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證明大小：STARK 證明可能比SNARK 證明大幾倍，這增加了驗證時間，並且在頻寬或儲存有限的環境中是一個缺點。這是由於它們的透明度、使用多項式承諾以及實現可擴展性的方法。
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後量子安全性：強。由於STARKs 使用雜湊函數而不是橢圓曲線加密，因此它們在目前的加密假設下不易受到量子攻擊。
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可信任設定：不需要。 STARKs 使用透明設置，消除了設置階段的信任需求，增強了安全性。
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可擴展性：高度可擴展，特別是對於大型計算，它們在複雜性增加時表現出更明顯的效能優勢。由於不需要可信任設置，它們更加靈活，因為設置不需要為每個新應用程式或用例重新進行。
zk-SNARKs 與zk-STARKs 的比較
總結
Zk-SNARKs 是零知識證明系統。它們提供高效的證明大小和快速的驗證時間，但需要可信任設置，並使用橢圓曲線加密，使其易受量子攻擊。
Zk-STARKs 則不需要可信任設定。相反，它們依賴雜湊函數進行安全性（使其具有量子抗性），並且對於大型計算更具可擴展性。然而，它們的證明大小較大，對於較小的計算驗證速度較慢。
這兩種主要的ZKP 對於在區塊鏈生態系統中建立ZK 協議至關重要，能夠透過二層解決方案實現區塊鏈的可擴展性，並建立隱私保護應用程式。