ZK:年度加密热词及其重要性
ZK是今年的加密热词,这有其充分的理由。但如果你不是密码学家或开发者,你可能会有疑问:究竟什么是零知识证明(ZK-proof)?
ZK-proof的核心原则简单而深刻:它允许一方(证明者)向另一方(验证者)高效地证明其拥有某些知识,而无需透露这些知识的具体内容。这一概念起源于20世纪80年代中期几位学术研究者的开创性工作,现已发展成为可验证计算的实用机制,并为现代Web3生态系统奠定了基础,其中ZK-proof正变得越来越不可或缺。
尽管ZK-proof在区块链兴起之前就存在于理论密码学中,但正是区块链的去中心化性质将ZK-proof推向了公众视野。区块链本质上是一个公共账本,每笔交易无论多么微不足道都会被记录并可供任何人查看。虽然透明度是区块链的最大优势之一,但在用户隐私方面,它也是其致命弱点。这就是ZK开始展现其力量的地方。
ZK-proof解决了区块链领域透明性与隐私之间的二分法。它们允许在不透露交易细节的情况下验证交易,从而在保持区块链不可变性的同时保护用户隐私。到了2010年代中期,像Zcash这样的项目开始构建提供私人交易的ZK协议,导致Web3中对ZK的兴趣和采用激增。但在过去十年左右的时间里,ZK-proof的Web3用例已经从简单的隐私保护演变为区块链技术最重要的进步之一:可验证的链下计算。
智能合约的局限性
在强调可验证链下计算的重要性之前,我们必须讨论智能合约的极端局限性。智能合约在三个关键方面存在固有局限:
如果没有解决这些问题的办法,区块链就无法扩展以满足不断增长的Web3生态系统的需求。幸运的是,随着Web3的发展,ZK也在发展。像Chainlink的去中心化预言机网络(DON)和跨链互操作性协议(CCIP)这样的项目已经优雅地解决了第一个问题,而一些ZK协议正在努力解决另外两个问题。
解决区块链存储和计算限制的最优雅方法
解决区块链存储和计算限制的最优雅方法是将部分数据和计算工作移至链下。这种思路是,你可以在链下执行操作,并使用ZK-proof简洁且无需信任地将这些操作的摘要传达给主链,而无需传输所有基础数据。这为区块链技术带来了新的范式。让我们看看在这一领域构建的一些协议。
区块链存储问题的一个知名解决方案是链下去中心化存储网络。区块链只需存储对该数据的较小引用,而不是存储大量数据,因为这些数据存储在链下平台中。然而,仅仅将数据移至链下是不够的;为了确保链下数据保持可用且未被篡改(以便重新连接到智能合约),你需要一个ZK-proof。Filecoin的PoST就是这一实现的绝佳例子:它提供持续的加密存储证明,在减轻主区块链数据负载的同时,促进对网络的信任。
ZK-rollups:ZK的典范
作为ZK的典范,ZK-rollups已成为满足以太坊等L1上更快更便宜交易需求的优选解决方案。与在主链上单独处理每笔交易(这可能导致拥堵和更高的gas费用)不同,ZK-rollups将计算繁重的工作移至链下,将多笔交易聚合为单个“rollup”。
对于在链下处理的每批大额交易,只有单个紧凑的证明被提交回主链,提供这些交易正确的加密证据。主链保持安全,而无需直接参与每笔交易的验证。ZK-rollups不仅提高了交易处理速度,还节省了主链资源,显著提高了吞吐量并降低了交易费用。一些最著名的ZK-rollups包括Polygon的zkEVM、Matter Labs的zkSync和Starkware的STARKEx。
ZK-proofs在去中心化存储和ZK-rollups之外的局限性
尽管像去中心化存储上的ZK-proofs和ZK-rollups这样的解决方案确实为扩展区块链的局限性奠定了基础,但仍然缺少一个关键部分。一方面,去中心化存储解决方案仅仅是存储。虽然存储本身是一个重要工具,但这些平台无法执行任何超出简单数据检索的“计算”,严重限制了它们能够支持的用例。而ZK-rollups虽然作为强大的处理解决方案覆盖了广泛的计算功能,仍然无法完全填补这一空白。
扩展区块链的意义
所以,让我们回到扩展区块链的思路——这意味着什么,它看起来像什么?如果将区块链堆栈与传统应用堆栈进行比较,你会注意到一些明显的差异。在传统的SaaS中,应用(在最基本的层面上)由三个步骤驱动:
让我们看几个例子:
示例1:社交媒体平台
示例2:旅游预订网站
在Web3中,区块链作为状态管理层,智能合约执行任意代码的动作,但仍然缺少一个关键组件:查询。智能合约无法对数据提出问题。即使是像“哪些钱包曾经在我的链上拥有过这个系列中的2个NFT?”这样简单的问题,智能合约也无法原生回答。如果我们想要实现Web3的愿景并扩展区块链以满足企业应用的需求,我们必须为智能合约提供一种无需信任的方式,使其能够对自己链上、其他链上以及链下的数据提出问题。
数据库计算的历史与现状
数据库计算——本质上是对数据提出问题的能力——历史上一直依赖于中心化的可信解决方案,如PostgreSQL(用于简单查询)或Snowflake(用于分析)。虽然存在去中心化数据库,但它们无法达到与中心化数据库相同的规模或吞吐量。
尽管ZK已经发展到支持可验证的链下计算,但出现的解决方案是有限且分散的,没有ZK项目解决Web3堆栈中最重要的缺失部分:查询。
Space and Time的解决方案:Proof of SQL
这就是Space and Time团队构建Proof of SQL的原因:它是一种ZK-proof,将数据仓库(企业级数据库)的规模与区块链的可验证性相结合。Proof of SQL证明数据库中运行的查询是在正确数据上正确计算的,并且查询和基础数据都未被篡改。这使得智能合约能够以可验证的方式访问链下数据库计算,填补了Web3中的查询空白,并使开发者能够在链上构建无需信任的数据驱动NFT、协议和金融工具。
Proof of SQL使Space and Time自己的去中心化数据仓库能够作为Web3的可验证计算层,但它也可以连接到任何SQL数据库,无论是中心化还是去中心化的,为智能合约提供可验证的查询结果。
ZK-proofs在重塑Web3中的重要性
当我们站在去中心化未来的边缘时,ZK-proofs在重塑Web3中的重要性不言而喻。像Proof of SQL这样的解决方案的出现,突显了ZK的变革力量,将其效用远远超出了单纯的交易隐私。ZK技术的持续发展和采用将在创建一个兼具规模和无需信任的去中心化未来中发挥重要作用,引领安全、效率和透明度的新范式。

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