ZK技术演进:从扩容到可信计算基础设施
2025-08-25 16:16 loading...
一、ZK 赛道的发展历程
零知识证明(ZK)技术的发展并非一蹴而就,而是经历了长达数十年的理论积累与工程探索。整体可以划分为以下几个关键阶段: 1. 理论奠基与技术突破期(1980s–2010s) ZK 概念由 MIT 学者 Shafi Goldwasser、Silvio Micali 和 Charles Rackoff 提出,最初停留在交互式证明理论。2010s 随着 非交互式零知识证明(NIZK) 与 zk-SNARK 出现,证明效率大幅提升,但早期仍依赖可信设置。 2. 区块链应用(2010s 末期) Zcash 将 zk-SNARK 引入隐私支付,首次实现大规模区块链落地。但受限于证明生成开销高昂,实际落地场景依然较为有限。 3. 爆发式增长与扩展(2020s 至今)这一时期 ZK 技术全面进入产业主流:ZK Rollup:通过链下批量计算及链上证明,实现高吞吐与安全继承,成为 Layer2 扩容核心路径。
zk-STARKs:StarkWare 推出 zk-STARK,消除可信设置,提升透明性与扩展性。
zkEVM:Scroll、Taiko、Polygon 等团队致力于 EVM 字节码级证明与现有 Solidity 应用无缝迁移。
通用 zkVM:RISC Zero、Succinct SP1、Delphinus zkWasm 等支持任意程序可验证执行,把 ZK 从扩容工具拓展为「可信 CPU」。
zkCoprocessor 将 zkVM 封装为协处理器,支持复杂逻辑外包(如 RISC Zero Steel、Succinct Coprocessor);
zkMarketplace 则市场化证明算力,形成去中心化 prover 网络(如 Boundless),推动 ZK 成为普适计算层。

二、ZK 技术应用全景:扩容、隐私与互操作
扩容(Scalability)、隐私(Privacy)与互操作与数据证明(Interoperability & Data Integrity)是当下 ZK 「可信计算」技术的三大基础场景,对应区块链性能不足、隐私缺失与多链互信的原生痛点。扩容(Scalability) 是 ZK 最早落地、也是应用最广的场景。其核心思想是将交易执行移到链下,再用简短的证明在链上验证,从而在不牺牲安全性的前提下显著提升 TPS、降低成本。典型路径包括:zkRollup(zkSync、Scroll、Polygon zkEVM),通过批量交易压缩实现扩容;zkEVM,在 EVM 指令级别构建电路,实现以太坊原生兼容;以及更通用的 zkVM(RISC Zero、Succinct),支持任意逻辑的可验证外包。
隐私保护(Privacy) 旨在证明交易或行为的合法性,同时避免暴露敏感数据。典型应用包括:隐私支付(Zcash、Aztec),保证资金转移有效性而不公开金额与对手方;隐私投票与 DAO 治理,在不泄露投票内容的情况下完成治理;以及 隐私身份 /KYC(zkID、zkKYC),仅证明「符合条件」,而不披露额外信息。
互操作与数据证明(Interoperability & Data Integrity) 则是 ZK 技术解决「多链世界」信任问题的关键路径。通过生成另一条链状态的证明,跨链交互可摆脱中心化中继。典型形式包括 zkBridge(跨链状态证明)与 轻客户端验证(在目标链上高效验证源链区块头),代表项目有 Polyhedra、Herodotus 等。同时,ZK 也被广泛用于 数据与状态证明,如 Axiom、Space and Time 的 zkQuery/zkSQL,或 IoT 与存储场景的数据完整性验证,确保链下数据可信上链。

三、超越 zkEVM: 通用 zkVM 与证明市场的崛起
以太坊创始人 Vitalik 在 2022 年提出的 ZK-EVM 四类分类(Type 1–4),揭示了 兼容性与性能之间的权衡:
Type 1(完全等价):字节码与以太坊 L1 完全一致,迁移成本最低,但证明最慢。代表项目:Taiko。
Type 2(完全兼容):保持高度 EVM 等价,仅做极少底层优化,兼容性最强。代表项目:Scroll、Linea。
Type 2.5(准兼容):小幅修改 EVM(如 gas 成本、预编译支持),牺牲少量兼容性换取性能提升。代表项目:Polygon zkEVM、Kakarot(运行在 Starknet 上的 EVM)。
Type 3(部分兼容):对底层修改更彻底,能跑大多数应用,但无法完全复用以太坊基础设施。 代表项目:zkSync Era。
Type 4(语言级兼容):放弃字节码兼容,直接从高级语言编译至 zkVM,性能最佳但需重建生态。代表项目:Starknet(Cairo)。
RISC-V 路线:以 RISC Zero 为代表,直接选择开放通用指令集 RISC-V 作为 zkVM 的执行内核。优点是生态开放、指令集简洁、易于电路化,能够承接 Rust、C/C++ 等主流语言编译结果,适合做「通用 zkCPU」。缺点是与以太坊字节码没有天然兼容,需要通过协处理器模式嵌入。
LLVM IR 路线:以 Succinct SP1 为代表:前端用 LLVM IR 兼容多语言,后端仍基于 RISC-V zkVM,本质是「LLVM 前端 + RISC-V 后端」,比纯 RISC-V 模式更通用,但 LLVM IR 指令复杂,证明开销更大。
Wasm 路线:以 Delphinus zkWasm 为代表。WebAssembly 生态成熟,开发者熟悉度高,且天然跨平台,但 Wasm 指令集相对复杂,证明性能受限。
四、RISC Zero 的技术路径与生态版图
RISC-V 是一种开放、免版税的指令集架构,不受单一厂商控制,具备天然的去中心化特质。RISC Zero 依托这一开放架构,构建出兼容 Rust 等通用语言的 zkVM,突破了以太坊生态内 Solidity 的局限,使开发者能够直接将标准 Rust 程序编译为可生成零知识证明的应用。这种路径让 ZK 技术的应用范围从区块链合约扩展到更广阔的通用计算领域。RISC0 zkVM:通用可信计算环境
与需要兼容复杂 EVM 指令集的 zkEVM 项目不同,RISC0 zkVM 基于 RISC-V 架构,设计更为开放和通用。其应用由 Guest Code 构成并编译为 ELF 二进制文件,Host 通过 Executor 运行并记录执行过程(Session),Prover 随后生成可验证的 Receipt,其中包含公开输出(Journal)与加密证明(Seal)。第三方仅需验证 Receipt,即可确认计算正确性,而无需重复执行。
zkCoprocessor Steel:链下计算的桥梁
zkCoprocessor 的核心理念是将复杂计算任务从链上卸载至链下执行,再通过零知识证明返回结果。智能合约只需验证 Proof,而无需重算整个任务,从而显著降低 Gas 成本并突破性能瓶颈。例如 RISC0 的 Steel,为 Solidity 提供外部证明接口,可以外包大规模历史状态查询或跨区块批量计算,甚至能用一个 Proof 验证数十个以太坊区块。Bonsai:SaaS 化的高性能证明服务
为满足产业级应用需求,RISC Zero 推出了 Bonsai ,官方托管的 Prover-as-a-Service 平台,通过 GPU 集群分发证明任务,让开发者无需自建硬件即可获得高性能证明。与此同时,RISC Zero 提供 Bento SDK,帮助开发者在 Solidity 与 zkVM 之间实现无缝交互,显著降低 zkCoprocessor 的集成复杂度。相比之下,Boundless 通过开放市场实现去中心化证明,两者形成互补。RISC Zero 全产品矩阵
RISC Zero 的产品生态围绕 zkVM 向上延展,逐步形成了覆盖执行、网络、市场与应用层的完整矩阵。
五、ZK 市场:信任计算的去中心商品化
零知识证明(ZK)市场将高成本、复杂的证明生成过程解耦,并转化为去中心化、可交易的计算商品。通过全球分布的 prover 网络,计算任务以竞价方式外包,在成本与效率间动态平衡,并以经济激励不断吸引 GPU 与 ASIC 参与者,形成自我强化的循环。Boundless 与 Succinct 是该赛道的代表。5.1 Boundless:通用零知识计算市场
概念定位 Boundless 是 RISC Zero 推出的通用 ZK 协议,旨在为所有区块链提供可扩展的 verifiable compute 能力。其核心在于将证明生成与区块链共识解耦,并通过去中心化市场机制分发计算任务。开发者提交证明请求后,Prover 节点通过去中心化的激励机制竞争执行,并凭借「可验证工作量证明(Proof of Verifiable Work)」获得奖励。不同于传统 PoW 的无意义算力消耗,Boundless 将算力转化为真实应用的 ZK 结果,使计算资源具备实际价值。
请求提交:开发者提交 zkVM 程序与输入至市场;
节点竞价:Prover 节点评估任务并出价,锁定任务后获得执行权;
证明生成与聚合:复杂计算被拆解为子任务,每个子任务生成 zk-STARK 证明,再通过递归与聚合电路压缩为统一的终极证明,大幅降低链上验证成本;
跨链验证:Boundless 在多条链上提供统一验证接口,实现一次构建、跨链复用
Steel:EVM 的 ZK Coprocessor,可将 Solidity 复杂执行迁移到链下并回链验证;
OP Kailua:为 OP Stack 链提供 ZK 升级路径,实现更高安全性与更快终结性。
5.2 Boundless for Apps:突破 Gas 限制
Boundless for Apps 旨在为以太坊和 L2 应用提供「无限算力」,将复杂逻辑卸载到去中心化证明网络执行,再以 ZK 证明回链验证。其优势包括:无限执行、恒定 Gas 成本、兼容 Solidity/Vyper、跨链原生支持。 其中 Steel 作为 EVM 的 ZK Coprocessor,让开发者能够在 Solidity 合约中实现大规模状态查询、跨区块计算与事件驱动逻辑,并通过 R0-Helios 轻客户端实现 ETH 与 OP Stack 的跨链数据验证。目前已有包括 EigenLayer 在内的项目探索集成,展现其在 DeFi 与多链交互中的潜力。 Steel:EVM 的可扩展计算层 Steel 的核心目标是突破以太坊在 Gas 上限、单区块执行、历史状态访问等方面的限制,将复杂逻辑迁移至链下,再通过零知识证明回链验证。在保证安全性的同时,以恒定验证开销提供近乎无限的算力支持。 在 Steel 2.0 中,开发者可利用三大能力扩展合约设计空间:事件驱动逻辑:直接以 Event logs 为输入,避免依赖中心化 indexer;
历史状态查询:访问自 Dencun 升级以来任意区块的存储槽或账户余额;
跨区块计算:执行跨多个区块的运算(如移动平均、累积指标),并以单个证明提交链上。
5.3 Boundless for Rollups:ZK 驱动的 Rollup 加速方案
Boundless for Rollups 通过去中心化证明网络,为 OP Stack 等二层链提供更快、更安全的结算路径。其核心优势体现在:加速终结性:将 7 天的结算时间缩短约 3 小时(Hybrid 模式)或 <1 小时(Validity 模式);
更强安全性:通过 ZK Fraud Proof 与 Validity Proof 渐进式升级,提供密码学级安全
去中心化演进:依托分布式 Prover 网络与低抵押需求,快速迈向 Stage 2 去中心化;
原生可扩展性:在高吞吐链上保持稳定性能与可预测成本。
Hybrid 模式(ZK Fraud Proof):用 ZK Fraud Proof 替代多轮交互式 Fault Proof,大幅降低争议解决复杂度和成本。证明费用由作恶方承担,最终性缩短至约 3 小时。
Validity 模式(ZK Validity Proof):直接转型为 ZK Rollup,利用零知识有效性证明彻底消除争议,实现 <1 小时最终性,并提供最高级别的安全性。
5.4 The Signal:跨链互操作的 ZK 信号层
定位与机制 The Signal 是 Boundless 推出的核心应用 —— 一个开源 ZK 共识客户端。它将以太坊信标链的最终性事件压缩为单个零知识证明,任何链或合约都能直接验证该证明,从而实现无需多签或预言机的信任最小化跨链交互。其价值在于赋予以太坊最终状态「全球可读性」,为跨链流动性与逻辑交互奠定基础,并显著降低冗余计算和 Gas 成本。 运行机制Boost The Signal:用户可通过提交证明请求来「增强信号」,所有 ETH 直接用于请求新的证明,延长信号持续时间,惠及所有链与应用。
Prove The Signal:任何人都可运行 Boundless Prover 节点,生成以太坊区块的 ZK 证明并广播,取代传统的多签验证,形成「用数学替代信任」的跨链共识层。
扩展路径:先为以太坊最终确定区块生成连续证明,形成「以太坊信号」;再推广至其他公链,构建多链统一信号;最终在同一密码学信号层上互联,形成「共享波长」,实现无包裹资产、无中心化桥的跨链互操作。
六、Boundless 路线图、主网进展与生态
Boundless 的发展遵循清晰的阶段式路径:Phase I – Developer Access:面向开发者开放早期接入,提供免费证明资源,加速应用探索;
Phase II – Public Testnet 1:开启公开测试网,引入双边市场机制,开发者与 Prover 节点在真实环境中交互;
Phase III – Public Testnet 2:引入市场激励与完整经济机制,测试自我维持的去中心化证明网络;
Phase IV – Mainnet:全面主网上线,为所有链提供通用 ZK 计算能力。

七、ZK Coin 代币经济模型设计
ZK Coin(ZKC)是 Boundless 协议的原生代币,也是整个网络的经济与安全锚点。其设计目标是构建一个可信、低摩擦、可持续扩展的零知识计算市场。ZKC 总量为 10 亿枚,采用逐年递减的通胀机制:首年年化通胀率约为 7%,逐步下降至第 8 年的 3%,并在此水平保持长期稳定。所有新发行的代币通过 可验证工作量证明(Proof of Verifiable Work, PoVW) 分配,确保发行直接与真实的计算任务绑定。 Proof of Verifiable Work(PoVW) 是 Boundless 的核心创新机制,它将「可验证计算」从一种技术能力转变为可度量、可交易的商品。传统区块链依赖所有节点的重复执行,受限于单节点算力瓶颈,而 PoVW 通过零知识证明实现单次计算、全网验证,并引入无信任的计量体系,将计算工作量转化为可定价的资源。由此,计算不仅能按需扩展,还能通过市场发现价格、签订服务合约、激励 Prover 节点,形成需求驱动的正循环。PoVW 的引入让区块链首次摆脱算力稀缺,支持跨链互操作、链下执行、复杂计算与隐私保护等应用场景,为 Boundless 打造普适的 ZK 计算基础设施奠定了经济与技术双重基础。代币角色与价值捕获
ZK Coin(ZKC) 是 Boundless 的原生代币,也是整个网络的经济支柱:质押抵押:Prover 必须在接单前质押 ZKC(通常 ≥10× 最大请求费用),若超时未交付则被罚没(50% 销毁,50% 奖励其他 prover)。
Proof of Verifiable Work (PoVW):Provers 通过生成零知识证明获得 ZKC 激励,类似挖矿机制。奖励分配为:75% 给 prover、25% 给协议质押者。
通用支付层:应用方用自身原生代币(如 ETH、USDC、SOL)支付证明费用,但 prover 需用 ZKC 质押,因此所有证明都由 ZKC 背书。
治理功能:ZKC 持有者可参与 Boundless 治理,包括市场机制、zkVM 集成、基金拨款等。
代币分配(初始供应 10 亿枚)

31% 生态基金:支持应用开发、开发者工具、教育与基础设施维护;线性解锁至第 3 年。
18% 战略增长基金:用于企业级集成、BD 合作与机构 prover 集群引入;12 个月内逐步解锁,与合作成果挂钩。
20% 给核心团队与早期贡献者,25% 一年 cliff,剩余 24 个月线性解锁。
3.5% 分配给 RISC Zero,用于 zkVM 研发与研究基金。

八、团队背景及项目融资
RISC Zero 团队成立于 2021 年。团队由来自 Amazon、Google、Intel、Meta、Microsoft、Coinbase、Mina Foundation、O(1) Labs 等知名科技与加密机构的工程师与创业者组成,已打造出全球首个可运行任意代码的 zkVM,并正基于此构建通用零知识计算生态。

九、ZKVM 及 ZK 市场竞品分析
目前市场上同时具备 zkVM 与 zkMarketplace 的代表性项目是 Succinct,由 SP1 zkVM 与 Succinct Prover Network (SPN) 组成。SP1 基于 RISC-V 构建,并通过 LLVM IR 前端兼容多语言;SPN 部署在以太坊上,通过 staking 与竞价机制分配任务,并以 $PROVE 代币承担支付、激励与安全功能。相比之下,RISC Zero 采取「双引擎」战略:一方面由 Bonsai 提供官方托管的 Prover-as-a-Service,高性能、稳定,面向企业级应用;另一方面通过 Boundless 构建开放的去中心化证明市场,允许任何 GPU/CPU 节点自由加入,最大化去中心化与节点覆盖,但性能一致性相对不足。 Risc Zero 同时兼顾开放与工业化落地,而 Succinct 更聚焦于高性能与标准化路径。 Risc Zero(zkVM + Bonsai + Boundless) 与 Succinct (SP1 zkVM + SPN) 区别与定位

十、总结:商业逻辑、工程实现及潜在风险
ZK 技术正在从单一扩容工具演进为区块链可信计算的通用基石。RISC Zero 以开放的 RISC-V 架构突破 EVM 依赖,将零知识证明扩展到通用链下计算,并催生了 zk-Coprocessor 与去中心化证明市场(如 Bonsai、Boundless)。它们共同构建起一个可扩展、可交易、可治理的计算信任层,为区块链带来更高性能、更强互操作性与更广阔应用场景。 当然 ZK 赛道短期内仍面临不少挑战:2023 年一级市场炒作 ZK 概念见顶后,2024 年主流 zkEVM 项目上线亦消耗二级市场热度。此外,L2 头部团队多采用自研 prover,跨链验证、zkML、隐私计算等应用场景仍处早期,可撮合的任务有限。这意味着开放 proving marketplace 的订单量难以支撑庞大网络,其价值更多在于前置聚合 prover 供给,以在未来需求爆发时抢占先机。与此同时,zkVM 虽然技术门槛低,但难以直接切入以太坊生态,未来可在链下复杂计算、跨链验证及非 EVM 链对接等场景具备独特补充价值。 总体来看,ZK 技术的演进路径已逐渐明晰:从 zkEVM 的兼容性探索,到通用 zkVM 的出现,再到以 Boundless 为代表的去中心化证明市场,零知识证明正在加速商品化与基础设施化。对于投资者与开发者而言,当前或许仍是验证期,但它孕育着下一轮产业周期的核心机遇。 免责声明:本文部分内容包含 AI 辅助创作,本人已尽力确保资料与信息的真实与准确,如有偏差或疏漏,敬请谅解。本文仅供研究与参考之用,不构成任何投资建议、邀约或其他形式的金融服务。请注意,代币及相关数字资产价格存在高度风险与剧烈波动,读者在做出投资决策前应自行审慎判断并承担全部风险。
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