Scroll的zk-SNARKs与zk-STARKs有哪些不同-为何选择zk-SNARKs

在快速发展的区块链领域，扩容方案的选择成为了技术演进的一大关键。Scroll 作为以太坊的 Layer 2 扩容方案，之所以选择 zk-SNARKs 而非 zk-STARKs，主要是因为对高性能验证和低 Gas 成本的迫切需求，同时也考虑了当前技术的成熟度。zk-SNARKs 与 zk-STARKs 作为零知识证明技术的两大支柱，各自有显著差异，这些差异直接影响了 Scroll 的技术路径决策。

核心定义：zk-SNARKs 与 zk-STARKs 的本质差异

zk-SNARKs：简洁高效的零知识证明方案

zk-SNARKs 全称为“Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge”，其最显著的特性在于简洁性与非交互性。简洁性体现在证明体积小，通常只有数百字节，而验证过程可以在毫秒级完成。非交互性则意味着证明者与验证者之间不需要实时通信，只需通过预设的参数进行验证。然而，zk-SNARKs 的使用也存在对初始可信设置的依赖，需通过多方共同生成参数。如果参与者在参数生成过程中存在恶意行为，则可能影响后续证明的安全性。目前，Zcash、Scroll 等项目已将 zk-SNARKs 作为其核心技术。

zk-STARKs：透明抗量子的零知识证明方案

zk-STARKs 的全称为“Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge”，其主要优势在于透明性与抗量子计算能力。透明性使得可避免可信设置的需求，参数生成过程完全公开，消除了信任风险。抗量子性则是基于哈希函数而非椭圆曲线加密，因此理论上可以抵御量子计算机的攻击。此外，zk-STARKs 在大规模计算场景中的表现也更加优越，采用分片技术来优化证明生成效率。StarkNet 项目正是 zk-STARKs 的典型应用案例。

关键技术区别：五大核心维度对比

可信设置：安全基础的根本差异

zk-SNARKs 需要可信设置，这一过程要求参与者共同生成初始参数，并承诺销毁用于生成这些参数的“有毒废料”。如果任何参与者保留废料，可能伪造虚假的证明，存在潜在安全隐患。而 zk-STARKs 则完全不需要可信设置，参数生成过程公开透明，从根本上消除了信任依赖，安全性更优。

证明体积与验证效率：Layer 2 性能的核心指标

在证明体积上，zk-SNARKs 的优势明显，单个证明通常小于 500 字节，可以直接上链存储；与此相比，zk-STARKs 的证明体积则通常为 KB 级，约为 zk-SNARKs 的 10-100 倍，这将增加链上数据存储的压力。验证时间方面，zk-SNARKs 的验证速度极快（毫秒级），几乎不受证明规模的影响；而 zk-STARKs 的验证时间则与证明规模成正相关关系，复杂场景下可能需要数百毫秒甚至更长时间。

抗量子威胁：未来安全的前瞻性考量

zk-SNARKs 依赖于椭圆曲线加密算法，而椭圆曲线密码学理论上可能在量子计算机成熟后被破解，因此抗量子能力相对较弱。相对而言，zk-STARKs 则是以哈希函数（如 SHA-256）和信息论安全为基础，具有更强的抗量子能力，被视作长期的安全技术选择。

计算效率：证明生成的资源消耗

在证明的生成过程中，zk-SNARKs 消耗大量的算力和时间，特别是在处理大规模交易时效率较低。而 zk-STARKs 通过分片技术将复杂计算任务并行化，使得证明生成效率更高，更适合应对高并发场景。然而，这一优势必须在证明规模达到一定阈值时才能体现。

Scroll 选择 zk-SNARKs 的战略考量

高性能需求：Layer 2 扩展的核心诉求

Scroll 的核心目标是解决以太坊主网的拥堵问题，实现高吞吐量与低延迟的交易处理。这意味着必须最小化链上数据量以降低 Gas 成本，以及加速验证过程。zk-SNARKs 较小的证明体积能够有效减少上链数据，提高效率，因而直接降低 Gas 费用；而毫秒级的验证速度也满足用户对快速确认交易的期待。相比之下，zk-STARKs 较大的证明体积以及相对较长的验证时间，可能会削弱 Layer 2 的性能优势。

成熟生态支持：开发工具与验证基础设施

经过多年的发展，zk-SNARKs 已建立起一套较为完善的开发工具链和验证基础设施，例如 libsnark、Circom 等编译器提供了高效电路设计支持，且以太坊主网已经原生支持 zk-SNARKs 的验证逻辑。Scroll 的电路设计直接依赖这些成熟的工具，能够显著缩短开发周期和降低技术实施风险。而 zk-STARKs 的生态仍在进一步完善中，工具链的成熟度较低，可能提升项目的开发难度与时间成本。

安全性妥协：多方安全计算的风险缓解

尽管 zk-SNARKs 的可信设置存在一些安全隐患，但 Scroll 通过多方安全计算（MPC）仪式分散了这些风险。此过程吸引了超过 100 个独立参与者，包括社区成员、开发者和机构，防止任何单一参与者的恶意行为影响最终参数的安全性。这种去中心化的参数生成方式，某种程度上减轻了可信设置所带来的信任问题，使 zk-SNARKs 的安全风险处于可控范围。

短期实用性优先：权衡理论优势与落地需求

尽管 zk-STARKs 的透明性和抗量子性能在理论上更具优势，但在当前阶段并不是 Layer 2 的核心痛点。实际使用中，以太坊对量子的威胁尚需等待十年以上才能实现，而用户当下最为迫切的需求是降低 Gas 成本、提升交易速度。虽然 zk-SNARKs 在理论上存在短板，但其即时战斗力更强，能迅速满足市场需求。Scroll 选择 zk-SNARKs，本质上是在“短期实用性”与“长期安全性”之间进行的权衡，旨在优先解决当前问题，未来也可能通过技术迭代结合两者优势（如混合证明系统）。

行业趋势与未来挑战

zk-SNARKs 与 zk-STARKs 并不是完全对立的关系，而是在不断竞争中互相促进。随着 2025 年 6 月 Scroll 团队发布了“递归证明压缩”技术，将批量交易的验证时间缩短至 0.3 秒，进一步提升了 zk-SNARKs 的性能优势。与此同时，StarkWare 等团队也在致力于改善 zk-STARKs 的证明体积及验证速度，努力缩小与 zk-SNARKs 的差距。目前，zk-SNARKs 仍然占据 Layer 2 市场的主导地位（占比 68%），但 zk-STARKs 的市场份额正在逐步上升。

总体来看，选择 zk-SNARKs 对 Scroll 来说是基于现有技术生态与市场需求的务实决策。未来随着 zk-STARKs 性能的优化及量子计算威胁的逐渐逼近，Scroll 可能会探索混合证明架构，既保持高效验证，又增强系统的长期安全性。这一技术路径的选择也为其他 Layer 2 项目提供了“需求导向”的技术选型参考。