Scroll 的 zk-SNARKs 和 zk-STARKs 有何区别？它为何选择前者？

Scroll作为以太坊Layer2扩容方案，选择zk-SNARKs而非zk-STARKs，核心原因在于对高性能验证、低Gas成本的实际需求，以及当前技术成熟度的权衡。zk-SNARKs与zk-STARKs作为零知识证明技术的两大分支，在可信设置、证明效率、安全特性等维度存在较大差异，这些差异直接影响了Scroll的技术路线选择。

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“Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge”，其核心特性可概括为简洁性与非交互性。简洁性体现在证明体积极小（通常仅数百字节），验证过程可在毫秒级完成；非交互性则意味着证明者与验证者无需实时通信，仅通过预设参数即可完成验证。不过，该技术依赖初始可信设置——需通过多方参与生成初始参数，若参数生成过程存在恶意行为，可能导致后续证明安全性失效。目前，Zcash、Scroll等项目均采用zk-SNARKs作为核心技术。

zk-STARKs：透明抗量子的零知识证明方案

zk-STARKs全称“Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge”，其优势在于透明性与抗量子计算能力。透明性即无需可信设置，参数生成过程完全公开，避免了信任风险；抗量子性则源于其基于哈希函数的数学基础，而非椭圆曲线加密，理论上可抵御量子计算机的攻击。此外，zk-STARKs在大规模计算场景下表现出更好的可扩展性，通过分片技术可优化证明生成效率。StarkNet等项目是其典型应用案例。

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参数的“有毒废料”。若存在参与者保留废料，可能伪造虚假证明，存在潜在安全隐患。而zk-STARKs完全无需可信设置，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：Layer2性能的核心指标

在证明体积上，zk-SNARKs表现突出，单个证明通常小于500字节，可直接上链存储；zk-STARKs证明体积则为KB级，约为zk-SNARKs的10-100倍，会增加链上数据存储压力。验证时间方面，zk-SNARKs验证速度极快（毫秒级），几乎不受证明规模影响；zk-STARKs验证时间则与证明规模正相关，复杂场景下可能需要数百毫秒甚至更长。

抗量子威胁：未来安全的前瞻性考量

zk-SNARKs依赖椭圆曲线加密算法，而椭圆曲线密码学被认为在量子计算机成熟后可能被破解，抗量子能力较弱。zk-STARKs则基于哈希函数（如SHA-256）和信息论安全，其数学基础对量子计算攻击具有天然抵抗力，抗量子能力更强，被视为长期更安全的技术选择。

计算效率：证明生成的资源消耗

zk-SNARKs的证明生成过程计算密集度高，需消耗大量算力和时间，尤其在处理大规模交易时效率较低。zk-STARKs通过分片技术将复杂计算拆解为并行任务，证明生成效率更高，更适合处理高并发场景。不过，这一优势需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：Layer2扩展的核心诉求

Scroll作为以太坊Layer2方案，核心目标是解决以太坊主网拥堵问题，实现高吞吐量、低延迟的交易处理。这要求其最小化链上数据存储（降低Gas成本）并加速验证过程。zk-SNARKs的小证明体积可减少上链数据量，直接降低Gas费用；毫秒级验证速度则保障交易可快速确认，符合用户对Layer2“接近主网体验”的预期。相比之下，zk-STARKs较大的证明体积和较长的验证时间，可能削弱Layer2的性能优势。

成熟生态支持：开发工具与验证基础设施

zk-SNARKs经过多年发展，已形成完善的开发工具链和验证基础设施。例如，libsnark、Circom等编译器支持高效电路设计，以太坊主网也已原生支持zk-SNARKs验证逻辑。Scroll的电路设计直接依赖这些成熟工具，可大幅缩短开发周期，降低技术落地风险。而zk-STARKs生态尚在完善中，工具链成熟度较低，可能增加项目开发难度和时间成本。

安全性妥协：多方安全计算的风险缓解

尽管zk-SNARKs的可信设置存在安全隐患，但Scroll通过多方安全计算（MPC）仪式分散了这一风险。其MPC仪式吸引了超过100个独立参与者，包括社区成员、开发者和机构，任何单一参与者的恶意行为都无法影响最终参数安全性。这种去中心化的参数生成方式，在一定程度上缓解了可信设置的信任问题，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

zk-STARKs的透明性和抗量子能力在理论上更优，但这些优势在当前阶段并非Layer2的核心痛点。以太坊量子威胁尚需10年以上才可能成为现实，而用户当前最迫切的需求是降低Gas成本和提升交易速度。zk-SNARKs虽存在理论短板，但其即战力更强，可快速满足市场需求。Scroll选择zk-SNARKs，本质是对“短期实用性”与“长期安全性”的权衡，优先解决当下问题，未来可通过技术迭代融合两者优势（如混合证明系统）。

行业趋势与未来挑战

zk-SNARKs与zk-STARKs并非对立关系，而是在竞争中相互促进。2025年6月，Scroll团队发布论文提出“递归证明压缩”技术，将批量交易验证时间降至0.3秒内，进一步强化了zk-SNARKs的性能优势。与此同时，StarkWare等团队也在优化zk-STARKs的证明体积和验证速度，试图缩小与zk-SNARKs的差距。目前，zk-SNARKs仍占据Layer2市场主导地位（占比68%），但zk-STARKs的市场份额正逐步提升。

对于Scroll而言，选择zk-SNARKs是基于当前技术生态和市场需求的务实决策。未来，随着zk-STARKs性能优化和量子计算威胁临近，Scroll可能探索混合证明架构，在保持高效验证的同时，增强系统的长期安全性。这一技术路线的选择，也为其他Layer2项目提供了“需求导向”的技术选型参考。

关键词标签：Scroll,zk-SNARKs,zk-STARKs,以太坊Layer2