Vitalik提及的ZK实时证明，可依靠ZK硬件加速实现？

原创 | Odaily星球日报

作者 | 夫如何

2024 香港 Web3 嘉年华期间，以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 发表演讲《Reaching the Limits of Protocol Design》。在本次演讲中，Vitalik 就如何提高 zk-snark 的效率展开阐述。

在演讲中，Vitalik 指出目前区块链的发展是以牺牲隐私性和可扩展性为前提的，zk-snark 所具备的属性能够对牺牲的隐私性和可扩展性进行补救。但目前 zk-snark 效率较低，在以太坊中，以太坊节点验证一个区块所需时间，约为 400 毫秒，而 zk-snark 验证一个以太坊区块的时间约为 20 分钟，这导致网络虽然具备隐私性和可扩展性，但运行时间却延长 3000 倍。所以想将 zk-snark 运行到现有区块链网络中，需要提供一种“实时证明”，如果证明生成时间降低，那么在保证区块链运行速度的同时，也能提升隐私性和可扩展性。

什么方法能够实现“实时证明”？为此Odaily星球日报将根据 Vitalik 在演讲中所提供的思路进行解析，并对相应方案的项目进行简短介绍。

zk-snark 实现“实时证明”的三个方向

在此之前，先科普一下 zk-snark，zk-snark 全称为简洁的非交互式零知识证明，为了更好的理解，我们分开解释：

以下是 zk-snark 的运作流程图。从图中对 zk-snark 进行简单解读：

1. 利用 Setup，使用随机数生成置信参数 F，生成证明密钥 pk 和验证密钥 v

2. 证明者输入隐私输入 W 和公开输入 x，生成证明 π，并用私钥 pk 签名。π 通过椭圆曲线加密，隐藏了 W

3. 验证者验证证明: 验证者持有 v，输入 x 和 π，确认证明者知道 W。验证者无法得知 W

4. 结果返回: 如果验证成功，则返回 TRUE；否则返回 FALSE。

通过上述以 Zcash 的 zk-snark 相关流程介绍，不难发现，zk-snark 在验证证明时，所产生的步骤别不多，同时根据 zk-snark 的特性来看，验证所耗时间并不多，根据相应的 zk-snark 相关统计，验证证明时间一般不超过 80 毫秒，那么影响 zk-snark 成为公链的运行阻碍的原因在于证明者提供的证明。

上图为目前比较主流的 zk-snark 相关技术的汇总，从中不难发现，证明的大小、证明生成时间，验证时间是衡量有关 zk-snark 技术的标准。抛开验证时间来看，大多数 zk-snark 的证明无论从证明大小和生成时间来看，都与本文起始部分，Vitalik 用以太坊为例的标准不符，值得注意的是，上述大多数技术的所在公链并不具备智能合约的功能，也无法与以太坊区块大小相提并论，所需证明尺寸和证明生成时间要求更高。

为此，Vitalik 在本次演讲中对 zk-snark“实时证明”的实现，提供三个解决优化方向。