零知識證明（ZKP）是什麼？區塊鏈時代守護隱私的革新技術

假設David擁有世界上最棒的義大利肉醬麵食譜，但John在不知道具體內容的情況下，只想確認David確實擁有這個食譜。這正是零知識證明（ZKP）發揮作用的場景。利用零知識證明，可以在不公開食譜細節的前提下，證明其存在。

這項技術不僅僅是加密學的理論，而是作為一種實用技術，迅速受到關注，能在區塊鏈、金融、數位投票等需要隱私的各種場景中實現。

零知識證明的基本運作：用三個步驟理解

零知識證明的運作機制由以下五個流程構成。

首先，證明者（David）與驗證者（John）就共同的加密參數與演算法達成共識。接著，證明者在不透露食譜細節的情況下，對其存在進行加密承諾。之後，驗證者會提出隨機的挑戰，證明者根據已承諾的內容產生適當的回應。最後，驗證者檢查回應是否與挑戰和承諾相符，以驗證證明的正當性。

有趣的是，這些步驟可以反覆進行，每次反覆都會累積更高的信任度。也就是說，零知識證明基本上是由「承諾」「挑戰」「回應」這三個階段的循環組成。

為何零知識證明如此重要：兼顧隱私與擴展性

零知識證明（ZKP）之所以迅速受到重視，原因很簡單且本質明確。在現代社會中，隱私保護與透明性這兩個看似相反的需求同時存在。

尤其在大型科技公司加速收集數據的背景下，用戶的匿名性與資料保護需求前所未有地提高。同時，我們又不想失去區塊鏈技術原本的透明特性。零知識證明正是解決這個矛盾的寶貴技術。它能在不損失隱私的情況下，證明資訊的正確性，成為建立信任與保密之間平衡的關鍵。

零知識證明的主要形式：SNARKs與STARKs的差異

零知識證明主要有兩種實現形式。

ZK-SNARKs（零知識簡潔非互動性知識證明），是證明者與驗證者不需互動，即可產生簡潔證明的方式。它利用橢圓曲線加密，效率較高，但需要可信的設定階段。

另一種是ZK-STARKs（零知識可擴展透明知識證明），用哈希函數取代橢圓曲線。與SNARKs最大的不同在於不需要可信的設定，且對量子電腦的抗性較強。由於具有良好的未來潛力，長遠來看具有較大優勢。

零知識證明的實作：Layer 2解決方案的應用

零知識證明最具實用性且重要的應用之一，是解決區塊鏈的擴展性問題。特別是ZK Rollups，作為一種Layer 2技術，能大幅減輕以太坊等主鏈的負擔。

ZK Rollups將多筆交易在鏈下匯總，並以單一的加密證明（zk-SNARK）壓縮其正當性，然後記錄在主鏈上。這樣一來，交易處理能力大幅提升，手續費也大幅降低。同時，區塊鏈的安全性特性也得以維持，兼具高效率與安全。

ZK Rollups的運作流程主要包括三個步驟：首先，將大量交易鏈下匯總成一個資料結構；接著，產生證明該匯總交易的正當性；最後，將證明傳送至主鏈驗證，並反映在帳本更新上。

目前備受關注的zk-rollup專案：產業的主要玩家

實現零知識證明與zk-rollup技術的專案在區塊鏈界快速增加。

zkSync專注於以太坊擴展，顯著提升交易速度並降低成本。Linea由ConsenSys開發，採用zkEVM技術，兼容以太坊並追求擴展性。

Starknet以zk-rollup技術為基礎，提供解決方案來改善以太坊的交易速度與成本問題。Polygon zkEVM則在Polygon生態系中，利用zk-rollup技術降低Gas費用並提升交易速度。

此外，Scroll作為純粹的以太坊Layer 2專案，採用zk-rollup技術，實現原生EVM兼容性，為開發者提供友善的擴展解決方案。

這些專案將零知識證明的理論實際應用於區塊鏈生態系，並在隱私、擴展性與透明性方面持續競爭與進步。