作者推特：@renkingeth

来源：ArkStream Capital

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... 4

一、零知识证明基础知识... 5

1.概述... 5

2. 零知识证明示例... 6

二、非交互零知识证明... 8

1. 背景... 8

2. NIZK的提出... 8

3. Fiat-Shamir变换... 9

4. Jens Groth及其研究... 9

5. 其他研究... 10

三、基于电路的零知识证明... 11

1.背景... 11

2.电路模型的基本概念与特点... 12

3. 零知识证明中的电路设计与应用... 12

4. 潜在的缺陷和挑战... 13

四、零知识证明模型... 14

1.背景... 14

2.常见算法模型... 14

3. 基于线性PCP和离散对数问题的方案... 17

4. 基于普通人证明的方案... 18

5.基于概率可检验证明（PCP）的零知识... 19

6. 基于CPC（通用证明构造）的设置阶段进行分类... 20

五、零知识虚拟机的概述和发展... 21

1.背景... 21

2. 现有的ZKVM的分类... 22

3. 前端与后端范式... 23

4. ZKVM范式的优缺点... 24

六、零知识以太坊虚拟机的概述和发展... 25

1. 背景... 25

2. ZKEVM的工作原理... 27

3. ZKEVM的实现流程... 27

4. ZKEVM的特点... 27

七、零知识二层网络方案概述与发展... 28

1. 背景... 28

2. ZK Rollup的工作机制... 28

3. ZK Rollup的缺点与优化... 29

八、零知识证明的未来发展方向... 30

1. 加速计算环境的发展... 31

2. ZKML的提出和发展... 32

3. ZKP扩容技术相关发展... 32

4. ZKP互操作性的发展... 34

九、结论... 35

参考文献... 37