zk SNARK

什麼是ZK-SNARK？

ZK-SNARK是一種零知識證明技術，能在不洩漏輸入細節的情況下，證明計算過程的正確性。其核心特色包含：證明簡潔、驗證快速、無需多輪互動。

你可以把零知識證明想像成「在不透露保險箱密碼的前提下，證明你確實知道密碼的方法」。ZK-SNARK將這個理念落實為實用工具：用戶可離線產生簡短證明，區塊鏈僅需極少計算量即可驗證結果有效性。這對隱私保護與提升區塊鏈吞吐量至關重要。

ZK-SNARK的運作原理

ZK-SNARK的核心概念是將待驗證的運算轉化為一組可驗證規則，並透過數學方法產生極短的證明。驗證者只需公開參數即可快速驗證其有效性。

• 「簡潔」代表證明極小，驗證計算量極低。
• 「非互動式」指無需雙方反覆溝通，證明可一次性提交。
• 「知識論證」要求提交者必須實際擁有秘密（例如私有輸入）才能生成有效證明。

目前已有多種實務實現（如Groth16、PLONK），這些都是建構此類證明的不同方式。雖然原理一致，但在效能和適用場景上各有差異。

ZK-SNARK在區塊鏈上的應用

鏈上操作通常涉及兩方：證明者負責產生證明，驗證者（通常是智慧合約）則負責驗證其有效性。

基本流程如下：

• 證明者將目標運算建模為「電路」，類似設計規則清單。
• 證明者離線產生證明，並將其連同必要公開資訊提交至區塊鏈。
• 合約利用預先發布的驗證金鑰驗證證明，驗證通過後更新狀態或執行交易。

由於驗證極為高效，鏈上驗證僅需極少Gas。這使得ZK-SNARK非常適合將大量鏈下運算壓縮為單一簡短證明，進而降低主網負載。

ZK-SNARK的主要應用場景

ZK-SNARK主要用於隱私保護及擴展性強化。在隱私方面，能隱藏交易金額、帳戶關聯或身份資訊，同時證明「帳目平衡」。

典型應用包括：

• Zcash隱私交易：自2016年上線以來，Zcash透過ZK-SNARK實現交易金額與地址隱藏，同時確保餘額與有效性可公開驗證。
• 合規與證明：例如證明「已滿18歲」或「資產高於某門檻」，無需揭露具體出生日期或資產明細。
• 遊戲及投票：在鏈上證明操作或投票合法性，同時保障底層細節隱私。

ZK-SNARK於以太坊Layer 2的應用

以太坊的ZK Rollup方案利用ZK-SNARK將數千筆交易的有效性壓縮為單一簡短證明，提交主網驗證，大幅減輕以太坊的運算與儲存負擔。

Rollup可理解為「將大量交易於鏈下執行，僅於鏈上驗證正確性」。如Polygon zkEVM、zkSync Era等網路會定期將一批交易的狀態更新及ZK-SNARK證明提交至以太坊主網，主網智慧合約快速驗證並確認結果。自2023年起，多條基於ZK的Layer 2主網陸續上線，截至2024年，ZK生態持續擴展，開發工具鏈亦日益完備。

ZK-SNARK與ZK-STARK的差異

兩者皆屬零知識證明系統，但各有優勢。ZK-SNARK證明更短，驗證更快，鏈上Gas消耗低。ZK-STARK則無需可信設置，透明度高且具備抗量子攻擊能力，但證明體積較大。

簡而言之：若追求鏈上驗證成本低與工具鏈成熟，多數專案會選擇ZK-SNARK；若更重視避免可信設置或關注長期量子安全，則偏好ZK-STARK。最佳選擇需依據電路複雜度、開發者生態及稽核狀況等多項因素綜合判斷。

ZK-SNARK的風險與限制

主要風險來自「可信設置」流程。可信設置指初始公開參數產生過程——若秘密部分（即所謂「有毒廢料」）未被銷毀，可能遭濫用以偽造證明。專案通常透過多方參與儀式、開源流程與秘密元素銷毀來降低風險。

其他限制包括：電路設計複雜，對開發者專業度要求高；證明產生計算量大，對硬體資源要求高；若電路或參數設計有缺陷，可能帶來安全隱患；隱私保護不代表可規避合規——涉及資產與合規檢查時仍須遵守法律義務。

一般用戶建議：僅與經過稽核、資訊公開透明的合約與網路互動，分散風險，切勿一次性投入全部資金。

ZK-SNARK入門指南

第1步：理解基本概念。可從零知識證明與ZK-SNARK的入門資料著手，關注其簡潔性、速度與非互動特色。

第2步：準備錢包與少量資金。安裝主流以太坊錢包，預留部分ETH作為Layer 2網路手續費與跨鏈費用。

第3步：選擇支援ZK-SNARK的Layer 2網路。例如Polygon zkEVM或zkSync Era，查閱官方文件與風險揭露。

第4步：進行小額操作。將少量資金跨鏈至Layer 2，發起轉帳或互動，透過區塊瀏覽器或官方面板追蹤批次狀態與證明進度。

第5步：結合研究與資產管理。在Gate市場或資訊區搜尋ZK相關專案（如隱私幣、擴容代幣），閱讀專案簡介與研究報告，了解技術路線及稽核情形，合理控管倉位與停損。

風險提醒：跨鏈或與新合約互動存在資金風險，請務必小額嘗試，核對合約地址與官方連結，確認手續費、預期等待時間及提現規則後再操作。

ZK-SNARK總結與後續方向

ZK-SNARK透過極短且快速驗證的證明，實現「無需揭露資料即可證明正確性」，兼顧隱私保護與擴展性。掌握其三大核心特性與鏈上運作流程，有助於理解其於Zcash與以太坊Layer 2中的應用；認識其與ZK-STARK的比較及可信設置相關風險，有助於做出更安全的技術與投資決策。建議進一步閱讀開源文件、追蹤Layer 2開發者指南、以小額資金實際操作，並持續關注Gate研究動態，深化對ZK生態的理解。

常見問題

ZK-SNARK的完整英文名稱為何？

ZK-SNARK全稱為「Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge」。這個名稱突顯其核心特色：零知識（不洩漏資訊）、簡潔（證明體積小）、非互動（無需多輪溝通）、知識論證（證明你確實擁有某個秘密）。簡單來說，它讓你能在不洩漏所知內容的前提下，證明你擁有相關知識。

如何體驗以太坊生態中的ZK-SNARK應用？

以太坊Layer 2解決方案如zkSync與StarkNet廣泛採用ZK-SNARK技術以提升交易速度。你可以將資產跨鏈至這些平台，體驗快速且低手續費的交易。建議先透過Gate等平台了解相關專案，再利用官方錢包或應用實際體驗ZK交易流程。

為什麼有人認為ZK-SNARK不如ZK-STARK適合大規模應用？

ZK-SNARK需要可信設置（多方參與產生初始參數），增加部署複雜度與潛在風險。相較之下，ZK-STARK無需可信設置，透明度更高。但ZK-SNARK的證明更小、驗證更快。兩者各有優劣，應依實際需求權衡選擇。

ZK-SNARK主要解決哪些區塊鏈核心問題？

ZK-SNARK主要針對隱私與擴展性挑戰。在隱私層面，可在不揭露交易細節的前提下證明交易有效性；在擴展性層面，可將多筆交易壓縮為單一簡短證明，顯著減少鏈上資料負擔。如此不僅提升區塊鏈處理能力，也保障用戶隱私。

學習ZK-SNARK技術需要哪些基礎知識？

理想狀況下，具備密碼學與數學（特別是數論與抽象代數）基礎更佳。但若僅以實務應用為主，理解區塊鏈基本概念並具備一定程式設計能力即可。建議先直觀理解「零知識證明」，再逐步深入其數學原理。