ZK STARKs 作为比特币后量子安全的核心方案

StarkWare 联合创始人 Eli Ben-Sasson 坚定认为，ZK STARKs 是应对比特币面临量子计算威胁并推动其大规模采用的最佳技术路径。他指出，该方案不仅具备基于哈希的抗量子能力，还无需可信设置，符合比特币对安全性和去中心化的核心要求。尽管其近期因提议提升比特币年通胀率引发讨论，但其在密码学领域的专业立场仍获得部分比特币研究者支持。

大体积后量子签名带来的系统性挑战

当前美国国家标准与技术研究院（NIST）批准的后量子签名算法，如 ML-DSA-44，其单个签名体积可达现有 ECDSA 与 Schnorr 签名的 10 至 100 倍。若直接引入比特币，可能使区块处理速度下降至每秒不足一笔交易。然而，通过将多个大体积签名压缩为单一微小的 ZK STARK 证明，可实现高效聚合。该证明体积甚至小于传统签名集合，从而在不牺牲性能的前提下完成升级。 Ben-Sasson 强调：“若禁止使用 ZK STARK 聚合，将无法真正解决规模化问题。关键在于‘每个人是否都能使用比特币’——这需要的是容量扩展，而不仅仅是增加区块大小。”

区块扩容方案的局限与争议

增加区块大小被视为一种替代方案，但其代价高昂且风险明显。尽管 SegWit 已缓解部分签名负担，但面对后量子签名的膨胀，区块容量仍可能从目前的 2500–3000 笔降至 500–700 笔。这种粗暴的工程解法要求全节点承担更高存储与验证成本，被广泛质疑会加剧网络中心化趋势。 Blockstream Research 正在探索如 SHRINCS 与 SHRIMPS 等压缩签名方案，虽有一定进展，但其复杂性与恢复成本仍制约实际部署。除非同步扩大区块容量，否则仍难以维持链上效率。

ZK 证明聚合的技术优势与生态潜力

ZK 证明的核心价值在于以极小开销验证大量数据的真实性。例如，只需一次计算即可生成涵盖整区块所有签名的证明，而验证过程可在低功耗设备（如树莓派）上完成。其硬件门槛远低于传统矿机，有利于维护去中心化。 Ben-Sasson 表示，早期比特币开发者 Greg Maxwell 与 Mike Hearn 对该技术持积极态度，而 Blockstream 创始人 Adam Back 和 Bitcoin Core 开发者 Luke Dashjr 也私下表达认可。尽管未公开表态，但其倾向性已显现。以太坊研究员 Justin Drake 更提出希望比特币采纳类似 Lean Ethereum 的聚合机制，以统一行业标准。

比特币专属的 ZK 实现路径探索

鉴于比特币保守的治理文化，最现实的推进方式是重新启用中本聪原生代码中的 OP_CAT 指令。该操作码虽曾被移除，但若恢复，将为实现 STARK 证明、签名聚合与后量子安全提供基础支持。Ben-Sasson 认为其是“重启中本聪原始愿景”的最佳入口。 其他提案包括专门用于验证 STARK 的 OP_STARK_VERIFY，以及 BIP-360 合著者 Ethan Heilman 提出的 BitZip 方案——将签名与公钥聚合成一个整体证明。这些方法均指向同一目标：在不破坏共识的前提下，实现底层密码学的渐进式升级。

实现前景：技术可行，治理滞后

尽管密码学层面已成熟，但比特币的治理障碍仍是主要瓶颈。现有脚本系统无法验证 STARK，而构建生产级验证器涉及巨大共识表面，历史经验表明，即便是像 OP_CAT 这样的微小改动也需数年辩论。因此，业界普遍预期，真正的共识层集成可能要到 2030 年代才可开启。 相较之下，以太坊计划于 2029 年完成向后量子时代的过渡，Solana 也在试验相关签名方案。而 StarkNet 因具备账户抽象与智能钱包架构，可轻松实现密码学升级，使其在后量子演进中占据先机。