ZK-Rollups 中的有效性证明（或 SNARK/STARK）是什么？

了解 ZK-Rollups 中的有效性证明

1. ZK-Rollups 上下文中的有效性证明是一种密码学机制，可验证一批交易的正确性而不泄露其详细信息。该证明确保根据网络的共识规则，汇总内的所有状态转换都是合法的。验证者无需在主区块链上重新执行每笔交易，只需检查附加的证明，从而大大减少了计算负载。

2. 这些证明依赖于源自零知识密码学的高级数学构造。实践中使用的两种最突出的类型是 SNARK（简洁的非交互式知识论证）和 STARK（可扩展的透明知识论证）。两者都允许证明者让验证者相信某个陈述是真实的，而无需披露任何底层数据，从而在确保完整性的同时维护隐私。

3. 在 ZK-Rollups 中，链下计算处理数千个交易并生成代表最终状态变化的单个证明。该证明被提交到第 1 层区块链，由智能合约对其进行验证。如果证明通过，则新状态被接受。该模型将计算转移到链外，同时通过加密验证保持安全性。

4.有效性证明的效率在于其简洁性。即使证明代表了数百万次操作，其大小仍然很小（通常只有几百字节）并且可以快速验证。这为用户带来了高吞吐量和低 Gas 成本，使 ZK-Rollups 成为以太坊和类似区块链最有前途的扩展解决方案之一。

SNARK 和 STARK 之间的差异

1. SNARK 需要可信设置阶段，在此期间生成初始加密参数。如果此过程受到损害，则可能会创建虚假证明。尽管现代实现使用多方仪式来最大程度地降低风险，但信任的必要性仍然是一些开发人员和用户所关心的问题。

2. STARK 依靠抗冲突散列和纠错码，消除了对可信设置的需求。这使得它们更加透明并且能够抵抗某些类型的攻击。他们的设计更符合去中心化原则，因为设置后不存在秘密参数。

3. 性能特征差异显着。 SNARK 通常会产生较小的证明并具有更快的验证时间，这对于具有严格块空间限制的区块链来说是理想的选择。然而，它们依赖于较弱的密码学假设，例如椭圆曲线配对，这可能容易受到量子计算进步的影响。

4. STARK 由于依赖哈希函数而具有量子抗性。虽然它们的证明大小比 SNARK 更大，但压缩技术和验证算法的改进正在缩小这一差距。它们还可以通过大型计算更好地扩展，提供更强大的长期可扩展性保证。

有效性证明在安全性和去中心化中的作用

1.有效性证明强制计算完整性，无需跨节点复制。传统区块链通过让每个节点执行每笔交易来实现安全性。 ZK-Rollups 用加密保证取代了这种冗余，在保持去信任性的同时实现效率的指数级提升。

2. 由于任何人都可以独立验证证明，因此不依赖于特定的运算符或排序器。只要证明符合协议规则，就会被接受。这通过允许轻量级客户端和第三方参与验证来促进去中心化。

3.围绕证明生成的经济模型激励诚实行为。提交无效证明的运营商将面临严厉处罚或拒绝其区块。与此同时，成功的证明者可以从捆绑交易中赚取费用，从而为证明生产创造一个竞争市场。

4. 由于汇总的底层逻辑被编码到证明系统中，因此从数学上来说，偏离正确执行是不可能的，除非底层密码学被破解。这比乐观汇总提供了更高程度的确定性，乐观汇总依赖于欺诈证明和挑战期。

常见问题解答

如果有效性证明未通过验证会发生什么？如果有效性证明失败，则提议的状态更新将被第 1 层合约拒绝。不会对汇总的规范状态应用任何更改。根据实施情况，负责的运营商可能会失去奖励或面临处罚。用户的资金仍然安全，因为错误的状态无法最终确定。

有效性证明可以揭示交易数据吗？不，有效性证明不会暴露交易详细信息。他们确认一组输入在定义的规则下会产生正确的输出，但输入本身仍然是隐藏的。这保护了用户隐私，同时仍然允许对系统完整性进行公开验证。

SNARK 和 STARK 是否与所有区块链兼容？并非所有区块链本身都支持这些证明系统。兼容性取决于基础层是否能够有效地验证所涉及的数学运算。以太坊通过预编译和 EVM 执行来支持，但其他链可能缺乏必要的操作码或 Gas 模型来经济高效地处理验证。