以動物園為例，硬核科普zkSync電路工作原理

2024-03-04 11:03:04

原文作者：Haotian（X：@tme l0 211）

不少人看了@zkSync 新發的動物園科普圖文大呼懵圈，把動物園比做電路 circuit，把擁有特殊技能的動物視為「邏輯門 Gate」，把動物們都开心的合影當成「證明 Proof」，這樣輸入電路的數據在不透露具體內容的前提下，經過一系列復雜計算，生成一個 Proof，就完成一次零知識證明過程。來，我試着硬核科普一下：

1）動物園對應的是「電路」，電路其實是一系列邏輯門約束（加、減、乘、除等公式）的聚合，相當於所有動物們能力的一次集中表現，它也是構成計算機的基本元素。因此傳入電路的「數據」一定可被套進各種公式內被執行運算。

在 layer 2 環境都是一些交易哈希值、账戶、數據余額之類的數據，這些數據可以轉變成公式進行計算，若不能公式化則需進行其他編碼轉化讓其原始數據可以變成公式，這是電路執行處理的前提。

2）各種動物對應電路裏的邏輯門，在動物園模式裏，分別有：木箱——代表不公开顯示的數字，被稱之為「變量」；玻璃箱——代表公开顯示的數字，為「公开輸入」；石頭——代表無法移動的數字，被視為「常數」；

斑馬具有比較兩個數是否「相等」的能力，結果相等斑馬就开心；鱷魚則表示「小於」，只有右邊的數小於左邊的數，鱷魚才會开心；蜘蛛代表更復雜的多選擇門，輸入 0 則返回一定是 true，輸入 1 則返回是 false；此外還可以讓河狸表示除法、松鼠指代百分比；毛毛蟲代表加法等等。不同的動物代表不同的加減乘除運算公式，動物們开心或傷心代表公式運算的結構。

很多個動物 + 不同種類的箱子組合起來就是一個電路，比如：要計算一個公式 2 x + 3 = Y，x 代表木箱，Y 代表石頭， 2 個木箱和毛毛蟲、斑馬等前來工作，最後來驗證該公式是否成立。注意，不用糾結為啥不同動物具備不同能力，這就是電路元素工作基礎原理，是計算機執行計算的基本規則。

一個復雜電路就是形形色色的動物（邏輯門）和箱子（規則）共同構建。

3）假設剛才輸入的公式 2 x+ 3 =Y 成立了，相當於斑馬毛毛蟲等動物都开心了，然後就會為該公式生成一個「Proof」，需要有一個角色能識別這個 Proof 是否准確才行。因此，為了確保證明的可信性，動物園管理員即電路的構建者，模擬了一個特別的動物叫 Zeek，Zeek 能看出其他動物是否开心，在 layer 2 系統中相當於 Verifier。

Zeek 觀察動物是否开心的過程其實就是 Prover 系統的驗證過程，都开心了則驗證通過，Proof 證明才會真正通過上傳到主網，並最終確認。當然，動物園成千上萬的動物，產生大量證明，Zeek 不可能挨個看，因此 Zeek 也可以觀察千千萬萬個 Zeek 自己的分身狀態是否开心，這個過程就叫 Recursive Proof 遞歸證明。

4）拍照的過程相當於生成 SNARK 證明或 KZG 承諾的過程，而打印的底片則相當於 STARK\SNARK 證明本身，動物園的遊客相當於一個個進入的 Transaction 交易，只有動物开心合照才會完成並生成 Proof 證明，最終遊客拿着照片出了動物園留底證明才能被上鏈最終確定。

一個動物園有很多動物，不可能同時都开心並按照預定規則工作，有很多邏輯門，也難免會出現掉线等情況。這樣就會出現一些，擁堵卡頓以及報錯的情況，因此會產生無效的狀態轉化，Under- Constrained，也就無法通過最終的驗證。

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