零知識證明受到關注的原因：隱私與擴展性的新时代

區塊鏈業界中最受期待的技術之一是零知識證明（ZKP）。這項創新的機制能夠在不披露資訊的情況下證明事實的真實性，讓我們深入研究它如何在金融交易到個人認證等各種場景中發揮作用。

零知識證明之定義：在保護秘密的同時證明正當性的技術

零知識證明的基本概念其實非常簡單。舉例來說，假設你想證明自己擁有某項特定的秘密資訊。傳統方法下，你只能將該資訊展示給對方。但使用ZKP的話，你無需透露任何資訊本身，就能讓對方確信你確實掌握著這項資訊。

這項神奇的技術在證明者與驗證者之間按照以下步驟進行。首先，雙方同意共同的加密參數和演算法。其次，證明者生成顯示秘密資訊存在的加密承諾，並對驗證者的隨機質疑生成適當的回答。最後，驗證者確認此回答，並判定質疑與承諾的一致性，從而驗證證明的正當性。通過多次重複此過程，可達成更高的信任度。

ZKP的核心：承諾、質疑、回答的三階段結構

零知識證明本質上在3個階段中運作。第一階段，證明者創建顯示資訊存在的承諾。第二階段，驗證者提出不可預測的質疑。第三階段，證明者對此質疑返回正確回應，從而保證資訊的真實性。

此機制的優勢在於，驗證者無需了解資訊的內容，就能確認其存在性或正當性。

零知識證明的類型：技術選擇的多樣性

零知識證明存在多種實現方式。

ZK-SNARKs（零知識簡潔非互動知識論證）是一種證明者與驗證者無需相互作用即可生成簡潔證明的方式。採用楕圓曲線密碼學，具有高速高效的特點，但需要可信設置。

ZK-STARKs（零知識可擴展透明知識論證）可說是SNARKs的進化版。利用雜湊函數，無需可信設置，並具有量子計算機抗性。在透明性和可擴展性方面具有優勢。

以太坊的擴容難題解決方案：ZK Rollups

零知識證明最實用的應用是ZK Rollups。這是以太坊等區塊鏈的第2層擴容解決方案，能大幅提升交易處理能力、降低手續費、緩解網路擁塞，因此備受關注。

ZK Rollups的運作機制

ZK Rollups分三個階段運作。

第一階段：交易彙總 將大量交易在鏈下進行彙總，整合成一個資料結構。藉此大幅減少主鏈需要處理的資料量，提升網路效率。

第二階段：零知識證明生成 為了證明彙總交易的正當性，會生成zk-SNARK。這項證明在不公開交易詳情的情況下，保證其有效性。

第三階段：主鏈驗證與狀態更新 生成的證明被送至主鏈進行正當性驗證。驗證成功後，這些交易造成的狀態轉換會反映在區塊鏈上，帳本得以更新。

實現隱私與透明性平衡的技術

零知識證明備受關注的原因在於，它能實現隱私保護與透明性的平衡。在現代社會中，一方面大企業的資料收集在進行，另一方面個人資訊保護意識也在提升。ZKP能在不披露資訊的情況下證明正當性，因此有可能同時滿足這兩項相互矛盾的要求。

從金融交易到投票系統、認證流程，零知識證明的應用正在各個領域推廣。這項同時實現隱私與可擴展性的技術，很可能會成為Web3時代的基礎技術。

2024年受關注的ZK Rollup相關項目

目前，多個ZK Rollup項目正在解決以太坊的擴容課題。zkSync專注於交易速度和成本最佳化。ConsenSys旗下的Linea提供利用zkEVM技術的整合擴容解決方案。Starknet使用zk-rollup技術大幅改善網路效率，Polygon zkEVM對應燃氣費削減和交易加速。Scroll也作為利用zk-rollup技術的第2層項目持續發展。

隨著這些項目的進展，零知識證明技術的實用化預計將進一步加速。