什么是zk-SNARKs和zk-STARKs？零知识证明如何工作？

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什么是zk-SNARKs和zk-STARKs？零知识证明如何工作？ 时间：2026-01-18 11:00:00 来源：IT猫扑网整理作者：绿软小编 我要评论(0)

zk-SNARKs 和 zk-STARKs 这两种技术都是零知识证明的具体实现形式，其核心作用是在不暴露具体信息的前提下，完成对某个事实真实性的验证。零知识证明通过数学与密码学方法，在“证明正确”和“保护隐私”之间建立技术平衡，因而被广泛应用于区块链系统中。zk‑SNARKs 与 zk‑STARKs 分别从效率、参数生成方式和安全假设等角度切入，为区块链在隐私保护、扩展能力和计算验证方面提供支持，是当前区块链底层技术体系中的重要组成部分。

从隐私需求出发理解零知识证明

零知识证明的基本概念

零知识证明是一种密码学验证机制，其核心思想是证明者能够向验证者证明某个陈述为真，而验证者在验证过程中无法获取除“结论成立”之外的任何额外信息。在区块链场景中，这意味着节点可以确认一笔交易或一次计算符合协议规则，但无法看到其中涉及的具体数值或用户数据。这样的机制为公开账本环境中的隐私保护提供了技术基础，也让链上验证与数据最小化原则可以同时存在。

在实际应用中，零知识证明通常以非交互形式出现，更适合区块链这种节点分散、通信成本较高的网络结构。通过一次性提交证明，验证节点即可完成校验，从而减少频繁通信带来的效率损耗。这种设计使零知识证明逐步成为隐私交易、身份校验以及合规验证等场景的重要技术工具。

零知识证明的关键特性

从技术角度看，零知识证明通常包含完整性、可靠性和零知识性三个特性。完整性表示当陈述为真时，验证过程能够顺利通过；可靠性意味着当陈述为假时，证明难以被伪造；零知识性则保证验证过程不会泄露任何额外信息。这三点共同构成了零知识证明在安全性与隐私保护上的技术基础。

在区块链系统中，这些特性让验证逻辑可以被公开执行，同时又不破坏用户数据的私密性。随着区块链应用逐渐向金融、身份和数据领域扩展，零知识证明的价值也逐步从单一隐私功能，延伸到系统可信计算和跨链协作等更广泛的技术层面。

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zk‑SNARKs 的设计思路与应用背景

什么是 zk‑SNARKs

zk‑SNARKs 是“零知识简洁非交互式知识论证”的缩写，其特点在于证明体积较小、验证速度较快。通过将复杂计算转化为可验证的数学约束，zk‑SNARKs 能够生成一个简短证明文件，使区块链节点在较低计算成本下完成验证。这一特性使其在链上资源有限的环境中具有实际应用价值。

早期隐私型区块链项目在设计交易验证机制时，便采用了 zk‑SNARKs 来隐藏转账金额和账户关系。在这种模式下，网络节点只验证交易符合规则，而不接触任何敏感数据，从而在公开账本上实现较高水平的数据保护能力。

zk‑SNARKs 的运行机制

zk‑SNARKs 的实现过程通常包含一个参数生成阶段，用于创建证明和验证所需的公共参数。这一阶段被称为可信设置，其目的是生成一组用于后续证明计算的加密参数。为了降低信任集中带来的影响，实践中往往通过多方参与的方式完成参数生成，从而减少单点失效的可能性。

在完成参数生成后，证明者可以基于这些参数构造证明，验证者则通过公开信息快速完成校验。由于验证过程计算量较低，zk‑SNARKs 适合高频验证场景。但在实际部署时，系统设计者仍需充分理解其参数生成模式和适用条件，以匹配具体应用需求。

zk‑STARKs 提供的另一种技术路径

zk‑STARKs 的基本理念

zk‑STARKs 是“零知识可扩展透明知识论证”的缩写，与 zk‑SNARKs 相比，其突出特点在于不依赖可信设置。zk‑STARKs 通过哈希函数等基础密码学工具构建证明体系，使参数生成过程完全公开透明，降低了系统对初始信任假设的依赖程度。

这种透明性使 zk‑STARKs 在长期安全性和系统可审计性方面具有较强优势。由于其安全基础主要依赖于哈希函数的性质，该方案在面对未来计算能力变化时，具有相对稳定的安全假设，因而在部分高安全需求场景中受到关注。

zk‑STARKs 的证明流程

在 zk‑STARKs 的证明过程中，计算结果会被拆解为一系列可验证的步骤，并通过多项式与哈希承诺方式进行约束。验证者通过抽样和校验这些约束关系，确认计算过程符合预期逻辑。这种设计使证明过程可以覆盖规模较大的计算任务，适合链下批量处理数据的应用场景。

与 zk‑SNARKs 相比，zk‑STARKs 的证明体积通常更大，对存储和带宽提出更高要求。但在强调透明性和可扩展能力的系统中，这种取舍往往是可以接受的，也为区块链扩展方案提供了另一种实现思路。

零知识证明在区块链系统中的实践方式

隐私保护相关应用

在区块链隐私应用中，零知识证明被用于隐藏交易金额、账户关系或用户身份信息。通过这类技术，节点能够验证交易合法性，却无法还原具体数据内容，从而在公开网络中实现信息隔离。这种模式为用户提供了更高水平的数据自主权，也有助于降低数据暴露带来的潜在问题。

随着合规需求逐步增加，零知识证明还被用于证明用户满足某些规则条件，而不披露完整背景信息。这种“条件验证而非信息披露”的方式，使区块链系统在面对现实监管环境时，具备更灵活的技术选择空间。

扩展方案中的验证角色

在区块链扩展方案中，零知识证明常被用于第二层网络的有效性验证。大量交易在链下完成处理后，通过生成一个证明提交至主链，由主链节点完成最终确认。这种结构减少了主链直接处理交易的压力，同时保持账本状态变化的可验证性。

在实际运行中，这类方案已经在多种网络中得到验证，表明零知识证明可以在性能与安全之间提供较为平衡的技术支持，也为区块链长期扩展提供了可行路径。

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总结

总体来看，zk‑SNARKs 与 zk‑STARKs 为区块链系统提供了在公开环境中进行隐私验证和高效计算校验的可行方案。通过零知识证明，系统可以在不公开数据细节的情况下完成共识和验证，这为去中心化网络引入了更精细的数据控制能力。随着相关工具链和协议逐渐成熟，这类技术在隐私交易、扩展网络和数据验证等方面的应用前景逐步清晰。

但在实际应用中，这两类技术在计算成本、证明体积和参数生成方式等方面各有取舍。不同系统在设计时需要结合自身需求，评估资源消耗与安全假设之间的平衡关系。对于普通用户而言，理解零知识证明的基本原理和使用边界，有助于更理性地看待相关项目的技术宣传，并在参与区块链应用时形成更清晰的判断。

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