概述

Web3的普及面临许多挑战，其中一个重要问题是如何帮助传统Web2开发者在不深入了解加密技术的情况下顺利过渡到区块链应用开发。zkWASM（基于零知识证明的WebAssembly虚拟机）为这一问题提供了有效的解决方案。

zkWASM将零知识证明（ZK）与WebAssembly（WASM）相结合，旨在帮助Web2应用无缝迁移到Web3。

通过链下处理计算，链上仅保存计算证明，zkWASM使得开发者可以使用熟悉的编程语言（如Rust、C++、Go）构建去中心化应用，而无需深入掌握零知识证明技术，从而大大降低了开发门槛，解决了技术转型的痛点。

来源：https://delphinuslab.com/tutorial/

核心概念

zkWASM 主要由以下两个核心技术组成：

WebAssembly (WASM)：是一种高效的字节码格式，支持 C、Rust 等语言在浏览器或区块链虚拟机中运行。由谷歌、Mozilla、微软和苹果共同开发，WASM 提供出色的性能和可移植性，广泛应用于高性能 Web 开发。

来源：@bhavani.indukuri2/webassembly-wasm-revolutionising-web-development-with-high-performance-and-portability-e4aef76391bb"">https://medium.com/@bhavani.indukuri2/webassembly-wasm-revolutionising-web-development-with-high-performance-and-portability-e4aef76391bb

零知识证明 (ZK)： ZK 允许证明者在不泄露计算细节的情况下，向验证者证明某个计算的正确性。

zkWASM 结合了两者的优势，使得 WASM 代码的执行结果可以通过零知识证明进行验证，从而提高区块链的隐私性和可扩展性。

工作原理

zkWASM的核心在于将WASM指令集与零知识证明（ZK）结合，从而实现高效且可验证的计算。其工作流程主要包括以下几个步骤：

1. WASM代码执行：WASM执行智能合约或计算任务，并产生计算结果。
2. ZK证明生成：利用零知识证明技术，对WASM计算过程生成可验证的证明。
3. 验证计算正确性：验证者（如区块链网络中的节点）仅需检查ZK证明，而无需重新执行计算，确保计算结果的正确性与可信度。

zkWASM作为一个可移植的虚拟机，允许开发者使用熟悉的编程语言编写隐私保护应用，并将其编译为WASM格式。用户可像使用普通应用一样在浏览器中运行这些应用，无需额外硬件或软件支持。

关键项目

Delphinus Lab

简介：
Delphinus Lab是zkWasm生态中的核心贡献者之一，专注于提供基于zkWasm的信任计算解决方案和开发者工具包（SDK）。其目标是通过zkWasm为Web2开发者提供简洁的工具，将Web3的去中心化特性融入传统应用。

主要工作：
开发zkWasm虚拟机，支持在链下执行复杂的Wasm应用程序，并通过零知识证明验证结果。
提供多种语言支持（如C、C++、Rust、AssemblyScript）以编译到Wasm字节码。
推出了zkWasm Hub，一个托管云服务，用于查找和共享zkWasm应用镜像，支持自动化证明和批处理服务。

应用：
适用于隐私保护计算、去中心化应用（DApp）开发，以及构建定制化的Rollup协议。

来源：https://delphinuslab.com/?ref=blog.icme.io

ZKCROSS

简介：
ZKCROSS是一个多链zkRollup执行层，利用zkWasm技术实现跨链互操作性和通用执行层。

主要工作：
解耦执行层和结算层，通过zkWasm提供一个可信任的多链执行环境。
支持多链原生产品的快速开发和部署，采用端到端ZKP协议确保安全性。

应用：
跨链资产转移、链上游戏的跨链互动、跨链DeFi协议。

来源：https://www.zkcross.org/

Polygon与NEAR的zkWasm合作

简介：
Polygon Labs和NEAR Foundation合作开发zkWasm Prover，旨在为基于Wasm的区块链提供零知识证明支持。

主要工作：
NEAR Foundation成为Polygon Chain Development Kit（CDK）的核心贡献者，允许开发者在构建ZK驱动的Layer 2链时选择zkWasm Prover。
增强Wasm链与Ethereum生态的互操作性，提供更高的安全性和可扩展性。

应用：
适用于构建自定义的ZK驱动Layer 2链，支持EVM和Wasm生态的扩展。

来源：https://polygon.technology/blog/polygon-labs-and-near-foundation-collaborate-to-build-a-zkwasm-prover-as-a-component-for-polygon-cdk

zkWasm Hub

简介：
由Delphinus Lab支持的云服务平台，专注于zkWasm应用的开发和分发。

主要工作：
提供zkWasm应用镜像的存储和访问，支持通过REST接口访问。
支持自动化编译和更新服务，开发者可将GitHub项目直接部署到zkWasm Hub。
提供任务浏览器（Explorer）用于查看zkWasm任务状态。

应用：
开发者工具、应用分发平台、去中心化云服务。

来源：https://zkwasmhub.com/

zkEVM和eWASM 和 zkWASM对比

zkEVM 侧重以太坊的隐私和扩容，支持Solidity；zkWASM 聚焦Web2到Web3的过渡，支持多种传统编程语言；eWASM 提升以太坊智能合约的执行效率，支持多语言。

三者的区别在于 zkEVM 专注于以太坊扩容，zkWASM 关注传统开发者迁移，eWASM 聚焦智能合约性能。

来源：https://hyperoracle.medium.com/zkwasm-the-next-chapter-of-zk-and-zkvm-471038b1fba6

优势

提高隐私性

zkWASM 允许用户执行智能合约或计算任务，同时只暴露计算结果，而不会泄露具体的输入数据。例如，用户可以在链下进行复杂计算，并通过 ZK 证明其结果的正确性，而无需公开计算过程。

可验证计算

传统的智能合约执行依赖于所有节点重复计算，而 zkWASM 允许计算过程在链下执行，并生成 ZK 证明，使链上节点只需验证证明即可确认计算的正确性。这种方法大大降低了链上计算成本。

兼容性强

由于 WASM 具有跨平台特性，zkWASM 可以支持多种编程语言，如 Rust、C++ 和 Go，使得开发者可以使用熟悉的工具链构建 ZK 计算程序。

提高可扩展性

通过将计算过程移至链下并仅提交 ZK 证明，zkWASM 显著降低了链上计算负担，提高了区块链的可扩展性。这对于 Rollup、Layer 2 解决方案等扩展方案尤为重要。

来源：https://delphinuslab.com/tutorial/

挑战

尽管 zkWASM 具备 隐私保护、可扩展性、跨平台兼容性 等诸多优势，但在落地过程中仍然面临一系列技术挑战：

1. 计算开销大，证明生成成本高

zkWASM 在执行 WASM 代码的同时，需要将每一步计算 转换为零知识证明电路，这会显著增加计算复杂度。

问题：零知识证明（如 ZK-SNARK、ZK-STARK）通常涉及大量复杂数学运算（如多项式承诺、椭圆曲线运算），导致 证明生成时间较长，计算资源消耗大。

潜在优化：研究 更高效的 ZK 证明算法，利用 硬件加速（如 FPGA、GPU） 以降低计算开销。

2. WASM 到零知识电路的映射复杂

WASM 设计用于高效执行，但并未针对 零知识证明友好性 进行优化，因此直接转换为 ZK 电路时可能存在瓶颈。

问题：WASM 指令集与零知识证明的 算术电路模型 之间并非一一对应，导致转换过程低效。

潜在优化：开发 更高效的中间表示（IR），减少不必要的计算开销，使 WASM 代码更适用于 ZK 计算。

3. 兼容性与开发者生态建设

尽管 WASM 具备多语言支持，但 zkWASM 仍需 兼容现有的 ZK 生态工具，以降低开发者的学习成本。

问题：现有的 ZK 语言（如 Circom、ZoKrates）与 WASM 生态存在 技术栈差异，如何让 zkWASM 无缝对接主流区块链和 DApp 生态 是一大挑战。

潜在优化：推动 zkWASM 与 Solidity、Rust、C++ 等主流语言的深度集成，并提供 易用的 SDK 和开发框架。

4. 证明验证成本与链上可扩展性

在区块链环境中，zkWASM 生成的 ZK 证明需要 在链上进行验证，但链上计算资源有限，如何优化验证成本是关键。

问题：尽管验证 ZK 证明的计算成本远低于重新执行计算，但在公链（如以太坊）上仍可能造成较高的 Gas 费用。

潜在优化：研究 更高效的验证算法（如聚合证明、递归证明），以及 Layer 2 方案优化链上验证流程，减少 Gas 开销。

5. 生态系统建设与标准化

zkWASM 作为新兴技术，需要建立 开发工具、社区支持、行业标准，推动更广泛的应用落地。

问题：目前 zkWASM 仍处于早期阶段，缺乏统一的 API 规范、开发者工具链、审计标准，影响了其推广速度。

潜在优化：建立 开源 SDK、测试工具、智能合约库，鼓励更多开发者参与 zkWASM 生态建设，并推动其成为 Web3 领域的通用隐私计算方案。

zkWASM 作为 WASM 与零知识证明结合的创新方案，在 隐私计算、Layer 2 扩展、AI 计算验证 等领域具有广阔前景。然而，要真正落地并大规模应用，仍需克服 计算开销、兼容性、验证成本、生态建设 等关键挑战。未来，随着 ZK 证明技术的优化、硬件加速的发展、开发工具链的完善，zkWASM 有望成为 区块链隐私计算的核心技术之一。

未来展望和应用场景

zkWASM 的创新架构赋予其在去中心化应用中的巨大潜力。随着零知识证明与 WebAssembly 技术的发展，zkWASM 有望成为 Web3 生态的重要基石，为各行业提供隐私保护、安全性和可扩展性解决方案。

未来，随着技术优化和开发工具链的成熟，zkWASM 将为开发者提供更友好的环境，并在 Web3、DeFi、AI、物联网等领域拓展应用，推动区块链技术的广泛普及。

1. DeFi（去中心化金融）

高效交易处理：通过链下计算和零知识证明，zkWasm可以大幅减少链上交易的成本和延迟，适用于去中心化交易所（DEX）、自动化做市商（AMM）等。

隐私保护：利用ZKP技术，zkWasm能够实现隐私交易，用户可以在不暴露交易细节的情况下完成资金转移或智能合约执行。

跨链互操作：结合ZKCROSS等跨链方案，支持不同区块链之间的资产转移和流动性聚合。

用户场景：用户 A 想匿名将 ETH 换成 USDT，zkSwap 在链下完成匹配，链上仅记录交易完成状态，保护隐私且成本低。

来源：https://app.uniswap.org/?lng=en-US

2. GameFi（游戏金融）

复杂游戏逻辑：zkWasm支持链下执行复杂的游戏逻辑（如多人在线游戏的实时计算），并通过零知识证明验证结果，确保公平性。

NFT交易与管理：GameFi中的NFT资产（如游戏道具、皮肤等）可以在zkWasm的高效Rollup层上进行低成本交易。

可扩展性：通过L3/L4层应用特定Rollup，GameFi应用能够支持大规模用户并发，解决传统链上游戏的性能瓶颈。

用户场景：玩家 A 与玩家 B 对战，链下计算战斗结果，zkWasm 验证 A 胜利，链上记录 A 获得稀有 NFT 卡牌，交易费用低廉。

来源：https://axieinfinity.com/

3. SocialFi（社交金融）

去中心化社交网络：zkWasm可以支持去中心化的社交平台，用户数据通过ZKP技术加密存储，确保隐私和所有权。

经济激励模型：SocialFi平台可以通过代币激励内容创作者和用户，zkWasm的高吞吐量和低成本特性使其适合处理大规模微交易。

内容验证：利用零知识证明，zkWasm可以验证内容的真实性或版权归属，同时保护用户隐私。

用户场景：用户 A 发布一篇加密文章，zkVoice 验证原创性并记录获赞 100 次，链上分配代币奖励，用户隐私全程保护。

来源：https://www.thetatoken.org/

4. AI（人工智能）

链上机器学习：zkWasm支持链下执行复杂的AI模型推理或训练（如神经网络计算），并通过零知识证明将结果上链，适用于去中心化的AI应用。

隐私保护计算：在医疗、金融等领域，zkWasm可以实现隐私保护的AI模型推理，用户数据无需暴露即可参与计算。

代币化AI生态：探索AI模型的代币化激励和去中心化治理。

用户场景案例：患者上传加密的血液检测数据，BioPassport 预测糖尿病风险，生成“高风险”证明提交到链上，医生参考结果，患者数据不暴露。

来源：https://biopassport.io/

5. Web2到Web3的复杂应用迁移

传统Web2应用：zkWasm的通用性使其能够运行Web2的复杂逻辑（如社交媒体平台、内容管理系统、电子商务系统等），并通过零知识证明和Rollup技术将其迁移到Web3。

高性能计算：链下执行结合链上验证，zkWasm可以支持Web2应用的高性能需求，同时保持去中心化和安全性。

开发者友好：WebAssembly的广泛支持降低了开发者从Web2到Web3的迁移门槛。

用户场景案例：用户 A 购买手机， 在链下匹配订单，zkWasm 验证库存和支付，链上记录交易完成，物流信息加密存储在 IPFS。

来源：https://www.amazon.com/s?k=cell+phone&crid=2J18MS8O3AMA8&sprefix=cell+phone%2Caps%2C603&ref=nb_sb_noss_1

6. 隐私保护的身份与认证系统

去中心化身份（DID）：zkWasm可以用于构建隐私保护的身份系统，用户可以在不暴露个人信息的情况下证明身份或资质。

零知识认证：如在KYC（了解你的客户）流程中，用户可以通过ZKP证明符合条件，而无需公开具体数据。

用户场景案例：用户申请贷款，上传加密护照信息，验证年龄超过 18 岁，链上记录“符合条件”证明，平台无需查看具体数据。

来源：https://getaverses.com/

7. 供应链与溯源

数据隐私溯源：在供应链管理中，zkWasm可以验证产品来源、运输记录等信息，同时保护商业敏感数据。

高效结算：通过Rollup技术，供应链中的多方交易和记录可以在链下高效处理，仅将最终证明提交到链上。

用户场景案例：消费者扫描牛奶包装二维码，zkTrace 显示“产自 A 农场，已通过检测”证明，具体生产数据加密保护。

来源：https://ethglobal.com/showcase/zktrace-imqfh

8. 去中心化云计算

分布式计算任务：zkWasm支持将复杂的计算任务分发到链下节点执行，并通过零知识证明验证结果，适用于去中心化的云计算平台。

资源优化：通过分层扩展（L3/L4 Rollup），zkWasm能够高效分配计算资源，降低成本。

用户场景：研究者提交蛋白质折叠任务，链下节点完成计算，zkWasm 验证结果，链上记录并支付代币奖励。

9. 物联网（IoT）与智能设备

设备间隐私通信：zkWasm可以实现物联网设备之间的隐私保护通信，数据通过ZKP验证，确保安全性和真实性。

微交易：支持智能设备之间的小额支付（如能源交易、数据共享），通过Rollup实现低成本高吞吐量。

用户场景：家庭 A 的太阳能板向家庭 B 出售电力，链下计算交易，zkWasm 验证，链上记录支付，成本极低。

来源：https://bloxmove.com/

10. 其他潜在应用

投票与治理：基于ZKP的匿名投票系统，确保投票隐私和结果可验证。

医疗数据管理：保护患者隐私的同时实现数据共享和分析。

教育与证书：去中心化的学历或技能证书颁发，防篡改且可验证。

结语

zkWASM旨在解决Web2应用向Web3迁移时遇到的技术壁垒，推动Web3的更广泛应用。它结合了传统编程语言和零知识证明技术，提供更强的安全性、隐私保护和互操作性，帮助Web2应用顺利迁移到Web3平台。开发者可以使用熟悉的编程语言（如Rust、C++、Go）来构建去中心化应用，而不需要深入学习复杂的区块链技术，从而大大降低了开发门槛。

zkWASM的应用场景非常广泛，涵盖DeFi、GameFi、SocialFi、AI、Web2迁移、隐私保护、供应链溯源、去中心化云计算、物联网等领域。它通过零知识证明和Rollup技术，提供高性能、隐私保护和可扩展性，为Web3的发展提供技术支持。

虽然zkWASM在计算开销、开发生态和验证成本上仍然面临一些挑战，但随着技术的不断优化和硬件加速的引入，它的潜力正在不断被挖掘。未来，zkWASM有望成为去中心化计算的关键技术，推动Web3生态向更加高效、安全和普惠的方向发展。