撰文：@renkingeth

摘要

零知识证明（ZKP）在区块链领域被广泛视为是自分布式账本技术以来最重要的科技创新之一，同时也是风险投资的重点领域。本文对零知识证明技术近四十年的历史文献和最新研究都做了系统的综述。

首先，介绍了零知识证明的基本概念和历史背景。然后，重点分析了基于电路的零知识证明技术，包括 zkSNARK、Ben-Sasson、Pinocchio、Bulletproofs 和 Ligero 等模型的设计、应用和优化方法。在计算环境领域，本文介绍了 ZKVM 和 ZKEVM，探讨了其如何提升交易处理能力、保护隐私和提高验证效率。文章还介绍了零知识 Rollup（ZK Rollup）作为 Layer 2 扩展方案的工作机制和优化方法，以及硬件加速、混合解决方案和专用 ZK EVM 的最新进展。

最后，本文展望了 ZKCoprocessor、ZKML、ZKThreads、ZK Sharding 和 ZK StateChannels 等新兴概念，并探讨了它们在区块链扩展性、互操作性和隐私保护方面的潜力。

通过分析这些最新技术和发展趋势，本文为理解和应用零知识证明技术提供了全面视角，展示了其在提升区块链系统效率和安全性方面的巨大潜力，为未来的投资决策提供了重要参考。

前言

在如今，互联网正在进入 Web3 时代的进程中，区块链应用（DApps）的发展迅速，几乎每天都有新的应用涌现。近几年，区块链平台每天都承载着数百万用户的活动，处理着数十亿笔交易。这些交易产生的大量数据通常包括用户身份、交易金额、账户地址和账户余额等敏感个人信息。鉴于区块链的开放性和透明性特点，这些存储的数据对所有人都是开放的，因此引发了多种安全与隐私问题。

目前，有几种加密技术可以应对这些挑战， 包括同态加密、环签名、安全多方计算和零知识证明。同态加密允许在不解密密文的情况下执行运算，有助于保护账户余额和交易金额的安全，但无法保护账户地址的安全。环签名提供了一种特殊的数字签名形式，能够隐藏签名者的身份，从而保护账户地址的安全，但对账户余额和交易金额的保护则无能为力。安全多方计算允许在多个参与者之间分配计算任务，而无需任何参与者知晓其他参与者的数据，有效保护了账户余额和交易金额的安全，但同样不能保护账户地址的安全。此外，同态加密、环签名和安全多方计算无法在不泄露交易金额、账户地址和账户余额的情况下用于验证区块链环境中证明者是否拥有足够的交易金额（Sun et al.,2021）。