风口上的ZK，预期拉满的资本游戏

电影《让子弹飞》中有这样一个情节，为了让人相信自己没有多吃一碗凉粉，六子剖开肚子，以性命为代价证明了自己的清白。在这里，六子是证明者，围观群众是验证者，六子证明的方式是看腹中究竟有没有多一碗凉粉。然而，这种证明方式的代价是六子的生命。上述例子就是一个典型的证明难题。第一，若要保证验证的有效性，证明者必须分享知识（上述例子中，与知识对应的就是六子肚子内的情形），证明者若要通过验证，需要将知识告知验证者，而告知知识往往是有代价的。第二，若验证无效，验证者将面临欺诈风险。举个例子，在法庭上，如果被告能在开庭前获得控方律师所有的提问，那么他极有可能成功编造出一个完美的故事骗过对方。最初的解决办法是，引入第三方，将验证过程公开化，以此调和知识所有权与使用权间的矛盾。然而，即便如此，对于具有排他性的知识（比如密码），一旦出让使用权，也即丧失了所有权。有没有不需要动用知识的验证方式呢？零知识证明的诞生时间来到1985年，S. Goldwasser 博士毕业后来到 MIT，与 S. Micali，Rackoff 合写了一篇载入史册的经典论文《交互式证明系统中的知识复杂性》，零知识证明（zero-knowledge proof）问世。此后，证明过程无需“知识”获得了理论支撑，简单来说，通过零知识证明，既能保守秘密，又能让别人相信你。只是由于效率和适用性上的短板，很长一段时间内，零知识证明仅仅停留在学术理论层面，或者只能用于特定项目，直到邂逅区块链。零知识证明两大关键词：保守秘密，即“不泄露信息”；让别人相信你，即“证明论断有效”。这两个特点恰好被区块链所需要：隐私：区块链网络的共识要求一切公开透明，隐私保护成为问题。在隐私场景中，借助零知识证明“不泄露信息”的特性，可以在不泄漏交易的细节（接收方，发送方，交易余额）的情况下证明区块链上的资产转移是有效的。 扩容：区块链去中心化的特点，使验证成为不可承受之重，轻量化的证明成为刚需。在扩容场景中，主要利用“证明论断有效”这个特性，链上资源是有限的，所以我们需要把大量的计算迁移到链下进行，零知识证明正好可以证明这些在链下发生的动作是可信的。早在2016年，专注于链上隐私保护的ZCash就正式发布，通过零知识证明，ZCash完成交易验证，而无需公开全部交易信息（发送人、接收人、交易量）。不过，经过多年发展，ZCash仍是不温不火。原因也很简单，尽管隐私很重要，但当前的区块链用户，还远没有建立广泛而强烈的隐私意识，不敢露富，还不敢露穷么？目前，隐私并不是刚需，扩容才是，特别是对于以太坊而言。ZK与Rollup的结合从底层协议来看，链上交易的成本必然高昂，因为要实现充分的去中心化和安全，必须有足够多的节点进行重复验证。随着区块链应用的扩展，同步一个节点的时间越来越长，越来越庞大的链上数据量拉高了硬件的要求，大多数家用计算机甚至连节点的基本要求都达不到，像以太坊这样用途广泛的公链，其节点数量也只有一万余个，且大多数被托管在亚马逊 AWS 上，与去中心化的初衷背道而驰。相较于隐私保护，区块链的可扩展性，显然更有意义。只要实现了可扩展性，那么就既可以维护“去中心化”的政治正确，同时可以降低gas。2017年8月，以太坊联合创始人Vitalik Buterin和Joseph Poon，共同提出了初代扩容解决方案Plasma。然而，Plasma无法提供和主链同等的数据可用性和安全性，很快遭遇全面溃败，开发者又将眼光放在了 Rollup 技术上。Rollup 的核心理念其实很简单，就是将原本散布在区块中的大量交易数据，打包成“浓缩”的交易，发布到链上。为确保其中每笔交易的有效性，各种Rollup方案设计了不同的机制以确保整个过程的安全性与Layer 1保持一致。在这个方向上，主要分为ZK Rollup和Optimistic Rollup两种方案，前者以零知识证明（ZK-SNARKs）的密码学技术确保安全性，而后者则继承了Plasma的惩罚机制 ，节点一旦作恶，将付出极大代价。2021年9月1日，基于Optimistic Rollup的以太坊扩容网络Arbitrum宣布，主网公测版本正式上线，标志着OPR先ZKR一步，正式登上舞台。相较于依靠惩罚机制的OPR方案，凭借数学和密码学的ZKR显然更能够做到去信任化，不过，Rollup首先要克服的仍是技术难题，即EVM 的兼容性问题。如果将 EVM 视为一台计算机，它在给定特定输入的情况下，计算智能合约的操作的输出结果。包括 Arbiturm，Optimism 在内的 Optimstic Rollup 解决方案都有 EVM 兼容的虚拟机，允许其能够处理在以太坊主链上发生的所有操作。反观ZK Rollup，由于在 EVM 设计之初，开发者完全设想过之后可能用到 ZK 技术，于是 ZK-EVM 就成为ZK Rollup第一个需要攻克的难关。开发人员面临两种选择，设计一种支持现有 EVM 的 ZK 指令集，或者重新设计一种对零知识证明友好的虚拟机，前一种路线的代表是 Hermez 和以太坊基金会的Applied ZKP，后者主要是 zkSync和Sin7Y。在L2的大战场之外，ZK-EVM成为了各大技术团队竞相角逐的小战场。2021年8月，Polygon（Matic）以 2.5 亿美元的价格收购了致力于开发ZK-EVM的 Hermez Network。今年 4 月，专注于zkEVM解决方案的 zkRollup Scroll 宣布完成3000万美元的A 轮融资，Scroll团队将与以太坊基金会的Applied ZKP 团队合作，推出字节码层面的 zkEVM，并探索加速ZK证明生成的硬件，构建去中心化证明系统。 预期拉满在头部资本中存在一种共识，ZK是一种具有终局性的技术，未来可能会成为区块链世界中普适性的存在。随着Paradigm、a16z和红杉等大机构加紧布局ZK，市场上对ZK的FOMO情绪被引爆，一级市场上ZK项目的估值也逐渐向市梦率前进。2018年1月，ZK-Rollup开发团队StarkWare在种子轮获得600万美金融资，投资人包括以太坊创始人V神、Paradigm、Pantera 、PolyChain等一众明星机构。2021年11月，StarkWare在C轮融资中筹集了5000万美元，估值达20亿美元，红杉资本领投，Paradigm、三箭资本、Alameda Research等参投。2022年3月，StarkWare筹集新一轮融资时，一级市场报出的估值已达60亿美元。另一大 ZK明星， zkSync背后的母公司Matter Lab于去年11月完成B轮5000万美元融资，a16z领投，Placeholder、Dragonfly、1kx等跟投。由于ZK领域尚有大量理论未得到实践，缺少成功的案例和优质代码库作为参考，学习曲线非常陡峭，项目的开发难度极高，高门槛无疑增加了ZK项目的含金量，然而，当前ZK赛道的仍然有过热的风险。长期关注ZK市场的投资人Evans告诉深潮 TechFlow ，这是一种把预期打满的一个情况，当前许多公链都尚未突破StarkWare的FDV（完全稀释估值），在ZK还没有具体生态的时候，达到这样的估值，实际上是短期内预期打进去的结果，后续想要继续维持这样的估值，或许有一定的难度。另一位投资人发现某ZK项目在一年不到的时间内从最初4000万美元估值涨到了4亿美元，直呼“市梦率，投不起”，哪怕只是ZK生态系统中的DEX，一级市场估值有的也在2亿美元以上。不过，一级市场上对ZK的追逐，也不一定是坏事，在资本加持下，大量优秀的开发人员投入到相关研究中，加速EVM兼容落地。以 ZKSync1.0 为例，包括以太坊基金会研究员 Justine Drake在内的大多数人，都认为实现 ZKSync 2.0 至少需要等到22年底。然而，今年2月份 ZKSync 2.0 测试已正式上线，成为以太坊测试网上首个兼容 EVM 的 ZK Rollup。但是，ZK Rollup的头顶，仍然飘荡着流动性割裂、可组合性降低，以及中心化风险等乌云，ZK有巨大的潜力，但是还远远谈不上广泛应用，当前市场上所说的ZK，更多指代ZK Rollup。从本质上看，ZK Rollup中的零知识证明，只是将可验证的计算外包，也就是通过第三方输出一个计算完整性的证明。虽然ZK Rollup缓解了L1可扩展性的不足，但是它同样面临着计算成本的压力。当前，市场上还没有专门用作零知识证明的硬件，在以太坊路线图中，未来将集成 ZKEVM，矿工需要生成证明，就必须需要一枚可以快速生成零知识证明的芯片。据Paradigm预测，未来“ZK 矿工”的市场规模有望媲美 PoW 挖矿市场，其中对 ZK 硬件加速最重要的技术是 FPGA， GPU成本过高，并且能耗太大，ASIC 从设计、制造到部署，通常需要 12 到 18 个月或更长的时间，相比之下，FPGA 供应链更轻便灵活。嗅到“投资或投机预期”的弄潮儿已经开始下场布局，比如某“加密老人”永远站在风口，开始下场去做ZK硬件的项目；也有VC开始试图撺掇有硬件创业经验的人来做ZK硬件项目，亲自孵化……就这个角度而言，即便只是作为Rollup存在的ZK，它的想象力也远谈不上被穷尽。其次，ZK要突破Rollup的叙事框架，扩展在隐私和信任方面的用例，或许还需要等待Web3世界个人主权意识的崛起。总体而言，ZK是具有终局性的技术，其意义甚至超越了区块链，对ZK寄予厚望的加密行业已经砸下上百亿美金，期待ZK帮助区块链完成蜕变。假如，ZK发展受阻或者被证伪，那么区块链的发展又将经历“叙事破灭”的寒冬，这是一场“只许成功，不许失败”的资本豪赌。ZK，雄起！