SNARKs、STARK、PLONK和Groth

Snark和Strak：两种框架

特性	zk-SNARKs	zk-STARKs
全称	Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge （零知识简洁非交互式知识论证）	Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge （零知识可扩展透明知识论证）
可信设置	需要。必须有一个可信的初始设置阶段（生成 SRS），如果“有毒废料”（秘密）未被销毁，任何人都可伪造证明。这引入了信任假设。	不需要。使用公开随机性，设置是透明的，无需秘密参数，更去中心化和安全。
安全性基础	依赖椭圆曲线密码学（ECC），基于离散对数难题。	依赖哈希函数（如 SHA-256），基于哈希的抗碰撞性。
后量子安全性	否。量子计算机可破解椭圆曲线加密。	是。哈希函数在量子计算下仍被认为安全。
证明大小	非常小（通常几百字节），适合链上验证（节省 gas）。	较大（通常几 KB 到几十 KB），验证成本更高。
验证速度	非常快。	相对较慢，尤其对于小计算。
可扩展性	对于小到中等计算高效。	对于大型计算更具可扩展性，随着计算复杂度增加，性能优势更明显。
典型应用	Zcash（隐私交易）、zkSync、Scroll、Polygon zkEVM 等。	StarkWare（StarkNet、StarkEx）、Immutable X 等。

Groth16 与 PLONK：zk-SNARKs 的具体实现协议

Groth16 和 PLONK 都是 zk-SNARKs 的具体构造方案，即它们是 SNARKs 这个大类下的具体实现。它们的关系是同属 SNARKs，但技术细节不同。

Groth16

• 特点：
  • 是最早、最高效、最广泛使用的 SNARK 协议之一。
  • 生成的证明极小，验证速度极快。
  • 需要可信设置，且设置是特定于电路的（circuit-specific）。这意味着为一个特定程序（电路）生成的 SRS 不能用于其他程序。
• 缺点：
  • 每次更改电路逻辑，都需要重新进行可信设置，这在需要频繁升级的系统中是巨大的负担。
  • 被认为不够“通用”。

PLONK

• 全称：Permutations over Lagrange-bases for Oecumenical Noninteractive arguments of Knowledge
• 特点：
  • 是一种通用（universal）和可更新（updatable）的 SNARK 协议。
  • 只需要一次可信设置，生成的 SRS 可以用于任何电路（只要电路规模在设置时定义的范围内）。
  • 支持更灵活的电路设计（如自定义门）。
• 优点：
  • 极大减少了可信设置的负担，更适合需要频繁迭代或支持通用智能合约的区块链项目。
  • 被认为是 Groth16 的“升级版”或更现代的替代方案。
• 缺点：
  • 证明大小和验证时间相比 Groth16 略有增加（但仍远优于 STARKs）。

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• 可以通过使用Groth对SNARKs进行压缩优化