在区块链技术快速演进的今天，零知识证明（Zero-Knowledge Proof）作为保障隐私和扩展性的关键技术，正受到越来越多关注。除了广为人知的 ZK-SNARK，ZK-STARK 和递归 ZK-SNARK 也崭露头角，各自带来独特的技术突破。本文将深入解析 ZK-STARK 的核心原理、优势与局限，并探讨其实际应用场景。
什么是 ZK-STARK？
ZK-STARK 的全称为“零知识可扩展透明知识论证”（Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge）。与 ZK-SNARK 类似，它能够在不泄露任何具体信息的前提下，验证某个声明的真实性。
ZK-STARK 通过隐藏信息生成有效性证明，确保验证者无法获取原始输入，却可确信交易或计算过程的正确性。其最大特点在于透明性和可扩展性，这两点也成为它与 ZK-SNARK 区分开来的关键。
ZK-STARK 与 ZK-SNARK 有何不同？
尽管目标一致，ZK-STARK 和 ZK-SNARK 在实现路径和性能上存在显著差异：
- 透明性：ZK-STARK 无需依赖“可信设置”（Trusted Setup）和公共参考字符串（CRS），而是通过公开可验证的随机性实现证明者与验证者之间的交互。这降低了系统的信任假设，提升了安全性。
- 可扩展性：ZK-STARK 的证明与验证时间与计算复杂度呈拟线性关系，而 ZK-SNARK 为线性关系。这意味着在处理大规模计算时，ZK-STARK 表现出更优的效率，特别适合高吞吐量应用场景。
ZK-STARK 的四大技术优势
1. 无需可信设置
ZK-STARK 通过公共随机性替代传统可信设置，不仅简化了系统部署，也减少了潜在的中心化风险和安全漏洞。
2. 高效的可扩展性
相较于 ZK-SNARK，ZK-STARK 在证明生成和验证速度上更具优势。即使计算复杂度指数级增长，其证明时间仍保持较低水平。
3. 支持高吞吐量场景
ZK-STARK 能通过单次证明验证数千笔链下交易，极大提升了区块链的可扩展性。因此，它被广泛应用于 ZK Rollup 等二层扩展方案中。
4. 强大的抗量子安全性
ZK-STARK 使用抗碰撞哈希函数进行加密，而非 ZK-SNARK 所采用的椭圆曲线密码方案。这使得它具备潜在的抗量子计算攻击能力，安全性更高。
ZK-STARK 的局限性
1. 证明尺寸较大
尽管证明生成更快，但 ZK-STARK 的证明体积显著大于 ZK-SNARK，这在以太坊等区块链中可能导致更高的 Gas 费用。
2. 生态成熟度较低
ZK-SNARK 因其较早进入实践阶段，目前拥有更丰富的开发者工具和更广泛的项目应用。ZK-STARK 生态仍处于发展初期，相关资源和支持相对有限。
实际应用中的 ZK-STARK 项目
目前，已有多个知名项目采用 ZK-STARK 技术以提升性能与安全性：
- StarkNet：作为以太坊上的通用 ZK Rollup 二层网络，它支持去中心化应用实现无限扩展，而不牺牲安全性与去中心化特性。
- dYdX：去中心化交易平台 dYdX 利用 ZK-STARK 证明机制保障用户资产的交易安全与操作效率。
- Polygon Miden：仍在开发中的 EVM 兼容 ZK Rollup 方案，旨在成为首个支持以太坊原生应用的 ZK-STARK 协议。
什么是递归 ZK-SNARK？
递归 ZK-SNARK 是一种能够将多个零知识证明聚合成一个单一证明的技术。它允许不同交易区块的证明并行生成，并最终合并为一个提交至主链的证明，从而显著提升验证效率。
该技术通过“证明的证明”机制，在不暴露原始数据的情况下验证多个区块，极大增强了 ZK Rollup 的处理能力。
递归 ZK-SNARK 的价值与差异
解决的问题
递归 ZK-SNARK 通过将多个二层证明压缩为一个，有效突破了以太坊区块时间对交易吞吐量的限制，支持更大规模的链下计算验证。
与常规 ZK-SNARK 的区别
常规 ZK-SNARK 每个证明仅能验证一个交易批次，而递归 ZK-SNARK 可验证多个已由 ZK-SNARK 处理过的区块，从而在不增加主链负担的前提下扩展整体处理能力。
常见问题
ZK-STARK 是否比 ZK-SNARK 更安全？
是的。ZK-STARK 使用抗碰撞哈希，具备抗量子计算特性，相比基于椭圆曲线的 ZK-SNARK 在长期安全性上更具优势。
ZK-STARK 适合哪些类型的项目？
适用于高吞吐量、低延迟要求的场景，如金融交易、游戏和高频数据处理等需要大量链下计算的应用。
递归 ZK-SNARK 如何提升扩展性？
通过将多个证明聚合为一个，减少了主链验证次数，从而显著提高整个网络的处理容量和效率。若想进一步了解如何在实际系统中应用这类技术，👉点击探索实时验证工具。
ZK-STARK 能否兼容以太坊虚拟机（EVM）？
可以，例如 Polygon Miden 正在推进 EVM 兼容的 ZK-STARK 方案，未来将支持以太坊生态应用无缝迁移。
ZK-STARK 的证明大小为何较大？
因其使用哈希结构和公共随机性生成证明，虽更安全透明，但数据量比 ZK-SNARK 更大。
目前有哪些主流公链支持 ZK-STARK？
除了以太坊二层解决方案，一些新兴区块链平台也在探索原生集成 ZK-STARK，以增强网络性能与隐私性。
零知识证明技术正从隐私保护工具演变为区块链扩展的核心基础设施。随着 ZK Rollup 的快速发展，ZK-SNARK、ZK-STARK 和递归证明等技术将在推动以太坊及其他区块链的可扩展性方面发挥越来越重要的作用。