理解 zk-SNARKs 和 zk-STARKS 的區別_ARK

SNARK 和 STARK 是零知識證明技術，允許一方在不透露任何進一步信息的情況下向另一方證明陳述是真實的。

零知識證明 (ZKP) 引起了廣泛關注，因其在增強安全性、保護用戶隱私和支持第 2 層網絡擴展方面都有很大的潛力。

ZKP 使一方能夠向另一方證明聲明是真實的，而無需透露任何其他信息。ZKP 既有利于增加隱私——因為它們減少了各方之間共享的信息量——也有利于可擴展性，因為它只需要證明而非整個數據集被驗證，這樣驗證速度會更快。

兩個最受關注的零知識證明系統是 SNARK 和 STARK。在本文中，我們將深入探討它們是什么、它們如何工作以及它們的主要區別。

SNARK 是什么?

zk-SNARK 全稱 Zero-Knowledge Succinct Non-interractive Argument of Knowledge（零知識簡潔非交互式知識論證）——它們是在 2012 年由 Nir Bitansky、Ran Canetti、Alessandro Chiesa 和 Eran Tromer 合著的一篇論文中介紹的。SNARK 使一方能夠在不泄露秘密的情況下向另一方證明他們知道秘密。

孟巖：數字資產是理解 DeFi 的一把鑰匙:9月10日20:30，火幣研究院重磅打造的“區塊鏈百家講壇”2.0版本正式開播，本期邀請到數字資產研究院副院長、通證思維實驗室發起人孟巖做客直播間，和大家一起聊聊“資產上鏈：產業區塊鏈與DeFi的橋梁和升級路徑”。

孟巖表示：“數字資產是理解DeFi的一把鑰匙。在DeFi當中，數字資產與智能合約同等重要，甚至更加重要。充分理解在DeFi中數字資產的性質，以及是如何產生的、流轉、背后的價值、如何使用和銷毀，都會幫助你深刻理解DeFi。”

據悉，“區塊鏈百家講壇”是由國內頂尖的區塊鏈研究機構火幣研究院推出的精品課程，既是初學入門區塊鏈技術的第一堂課，也是深化進階區塊鏈知識的不二之選。[2020/9/10]

zk-SNARKs 可以作為零知識證明協議添加到分布式賬本解決方案中，以增強隱私性和可擴展性。Zcash 是 zk-SNARKs 的第一個廣泛應用，應用該技術來創建屏蔽交易（shielded transaction），其中發送者、接收者和金額都是保密的。Zcash 中的屏蔽交易可以在區塊鏈上完全加密，但仍然可以通過使用 zk-SNARKs 在網絡的共識規則下驗證為有效。

聲音 | 美聯儲埃文斯：加密貨幣Libra可以很快壯大起來 美聯儲需要理解其意義:美聯儲埃文斯：Facebook（FB.O）旗下加密貨幣Libra可以很快壯大起來，美聯儲需要理解其意義。[2019/9/25]

一些 SNARK 的一個重要屬性是它們要求配置過程是可信任的——在這個過程中，隱私交易的證明和生成證明的密鑰會被創建。如果在事件期間用于創建這個密鑰的秘密沒有被銷毀，它們可能被用來創建虛假證明。在涉及加密資產的場景中，這將使參與者能夠偽造交易或憑空鑄造新通證。由于 SNARKs 固有的隱私性，所以無法驗證偽造的證明是否確實是偽造的。

SNARK 的安全級別是通過為找到虛假陳述的證據而必須完成的工作量來衡量的。換句話說，如果 SNARK 在計算上無法產生令人信服的虛假陳述證明，那么它就是安全的。對于需要可信設置才能被認為是安全的 SNARK，儀式中至少有一名參與者必須生成并銷毀一個 trapdoor，如果與其他 trapdoor 結合使用的話，否則就有可能危及 SNARK 的安全性。因此，受信任的設置通常需要許多參與者一起運行，以使這種情況發生的可能性足夠低。

聲音 | 德勤咨詢區塊鏈主管：建立必要的治理比理解和實現區塊鏈技術更為困難:據華爾街日報報道，德勤咨詢區塊鏈主管Geoff Lougheed表示：理解和實現區塊鏈技術通常比建立必要的治理更容易。希望在企業間建立區塊鏈的領導者往往無法召集一個團隊來決定利益相關者將如何操作區塊鏈、定義其規則、設置治理指南，以及創建一個整體組織結構。但這些因素對于區塊鏈的開發是不可或缺的，因為它們闡明了成員及其提供的信息之間如何互動。[2019/5/1]

雖然可信設置僅在最初需要且僅適用于某些 SNARK，但基于 SNARK 的網絡的用戶必須相信可信設置的儀式（ceremony）已正確執行，并且秘密已被銷毀并且不被創建事件的參與者持有。對這種儀式的依賴一直是一些 SNARK 的備受批評的領域，認為它是潛在的安全弱點。

一些 SNARK 的另一個限制是它們不被認為是抗量子的。SNARK 的支持者認為，如果量子計算機開始對 SNARK 構成威脅，密碼學領域將面臨更大的問題。此外，一些 SNARK 可能會在未來升級為抗量子的。

聲音 | 比特大陸CFO回應其疑似上市傳聞：不予置評，謝謝理解:今日晚間，有消息稱香港交易所出現比特大陸臨時代碼，號碼為90027。對此向比特大陸方面求證，比特大陸CFO劉路遙回復表示：不予置評，謝謝理解！[2018/11/6]

STARK 是什么?

zk-STARK 全稱 Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge（零知識可擴展透明知識論證），是一種零知識證明系統，在 Eli Ben-Sasson、Iddo Bentov、Yinon Horesh 和 Michael Riabzev 于 2018 年發表的一篇論文中作為 SNARK 的替代方案被引入。正如論文中所述，STARK（更廣泛地說，ZKP）可以為社會帶來很大的好處：

“人們的個人信息，例如醫療和法醫數據需要保持私有，這是一種人的尊嚴。但是，旨在保護隱私的面具也可能被委托數據的機構濫用以掩蓋謊言和欺騙，從而不公正地傷害公民并削弱對中央機構的信任。零知識 (ZK) 證明系統是一種巧妙的加密解決方案，可以解決個人隱私和機構完整性之間的緊張關系，可以在不損害前者的情況下加強后者。”

CoinDesk調查報告：美國82%的受訪者表示不容易理解自己的納稅義務:在2017年加密貨幣為全球稅收帶來了大約700億美元的收入。目前，圍繞加密貨幣的稅收參數仍在不斷變化。31%的受訪者表示，他們會繳納投資收益相關稅費。然而有繳稅義務的人數可能高于報告應稅收益的人數。美國82%的受訪者表示，他們不容易理解自己的納稅義務，62％的非美國受訪者表示了相同的觀點。這些觀察支持了一個理論，即人們（包括監管機構）對整個資產類別的法律和稅收狀況感到困惑。美國與非美國受訪者之間20％的稅收差異可能表明美國無法接受下一代金融技術，而同時競爭國家正在考慮采取更友好的策略。[2018/5/15]

STARK 支持 StarkWare 的可擴展性技術。通過使開發人員能夠在鏈下進行存儲和計算，STARK 提高了可擴展性，因為驗證鏈下計算準確性的 STARK 證明可以由鏈下服務生成，然后發布在鏈上。

STARK 允許區塊鏈將計算轉移到某個鏈下 STARK 證明者，然后使用鏈上 STARK 驗證者驗證這些計算的完整性。Layer-2 網絡可以通過使用 STARKs 在單個批次中計算大量交易，然后使用單個 STARK 證明來確認交易在鏈上的有效性，從而實現可擴展性。批次中的所有交易均分擔鏈上操作的成本，為第 2 層網絡上的每筆交易提供低 gas 成本。

重要的是，由于驗證者使用的隨機性是公開可用的，并且可以在不依賴任何外部參數的情況下驗證證明，因此 STARK 不需要可信設置儀式。

對比 SNARKs 和 STARKs

SNARKs 和 STARKs 都有各自的優勢，兩者之間的選擇取決于用戶的具體用例需求。同樣重要的是要注意，SNARK 和 STARK 都是正在積極研究的尖端零知識證明技術，因此對它們進行比較還需要考慮該領域的持續進步和發現。

支持者認為 SNARK 更高效、更快速，因為它們可以在幾毫秒內得到驗證。然而，這種效率是有代價的，因為一些 SNARK 依賴的可信設置儀式，有安全薄弱的環節。這意味著證明中使用的初始參數必須在安全環境中生成，參數的任何泄露都可能導致安全漏洞。

STARKs 不需要可信設置，從而提供更強的安全性，但可能需要更長的時間來驗證，因此被認為效率較低。STARK 的證明數據的大小比 SNARK 的大，這意味著驗證 STARK 可能比 SNARK 花費更多的時間并且消耗更多的 gas。另一方面，由于可以在不依賴任何外部參數的情況下驗證 STARKs 的證明，因此 STARKs 比 SNARKs 更容易審計，盡管這可能取決于具體的實施方式。與大多數 SNARK 不同，STARK 依賴于被認為是抗量子的哈希函數。

SNARK 最初比 STARK 被更廣泛采用的原因有幾個，盡管其中一些具有與可信設置儀式相關的潛在安全缺陷。SNARK 比 STARK 早六年開發，這有助于它們在采用方面領先一步。

零知識證明帶來可擴展性的指數級增長

零知識證明是區塊鏈生態系統的基礎技術，有助于提升可擴展性，同時有助于保護個人隱私和機構的完整性。zk-SNARKS 和 zk-STARKS 處于這場革命的最前沿，它們都旨在解鎖以前公鏈中無法實現的用例，激勵創新并幫助創造更高效的全球經濟。

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