• 92428

    文章

  • 775

    评论

  • 17

    友链

  • 最近新加了换肤功能,大家多来逛逛吧~~~~
  • 喜欢这个网站的朋友可以加一下QQ群,我们一起交流技术。

zk-SNARKs零知识证明的8种构建介绍与对比

撸了今年阿里、腾讯和美团的面试,我有一个重要发现.......>>

zk-SNARK是一个快速发展的领域,仅在过去的两个月里,就宣布了数个突破性的zk-SNARK构建。曾经必须的可信设置现在已经是冗余的了,这意味着可以使用任何计算。然而关于这些新的zk-SNARK构建的资料很难找到。在这片文章中,我将比较这些新出现的zk-SNARK构建,并在以后不定期更新。

<!--more-->

像zk-SNARK这样的零知识证明有很多应用:Zcash利用零知识证明来保护隐私,Coda和Mir利用零知识证明将整个区块链压缩到只有几K字节,0x和Matter则利用零知识证明将许多交易封装为以太坊 上的单一证明。如果你还不了解零知识证明,可以看一下这里的解释

相关链接:以太坊 | 比特币 | EOS | Tendermint Core | Hyperledger Fabric | Omni/USDT | Ripple

1、可信设置

传统的zk-SNARK,例如Groth16有一个主要的缺点:依赖于一个公共的参考字符串,该字符串使用一次性可信设置创建。该设置创建一个供证明方和验证方同时使用的参考字符串。这里面有三个主要的问题:

  • 可信设置生成的“有毒废料”,如果泄露的话,可以被用于生成无法 检测的伪造证明。多方计算通常会忽略这个问题,但是仪式的协调 异常复杂。
  • 可信设置创建的参考字符串通常绑定到一个电路(基本上就是程序)。 不可能为任何计算创建一个单独的可信设置,这使得很多应用都不可行, 例如智能合约。
  • 可信设置是一次性的,生成的参考字符串不可升级,这意味着如果 Zcash需要修复其zk-SNARK电路中的哪怕一个很小的bug,也需要一个 新的仪式来部署修复。

2、通用zk-SNARK

新的zk-SNARK构建解决了对可信设置的要求,这意味着像智能合约等任意代码可以作为zk-SNARK运行。目前有两个不同的方法:

  • 透明设置

设置创建一个共用的参考字符串,公开并且不会创建有毒废料。这和zk-STARK的机制类似。Fractal、Halo和SuperSonic-CG使用的就是透明设置。这种方法的缺点在于证明数据量会很大。Fractal和zk-STARK证明能达到250KB,这对于区块链应用是不现实的。Fractal团队告诉我,他们正在解决证明数据量过大的问题。Halo和SuperSonic的证明要小一些, 不到10KB。

  • 通用设置

这种设置创建一个结构化参考字符串,也会产生有毒废料,不过设置不再局限于单一电路,一个参考字符串可以用于无限的任意电路中。例如Marlin、SuperSonic-RSA和Plonk。这三种构建生成的参考字符串可以升级,以便提高安全性。如果当前的有毒废料泄露,那么只需要升级设置就可以再次保障系统的安全。

3、zk-SNARK分类

如何比较新出现的zk-SNARK?在证明人侧,为每种zk-SNARK构建生成一个证明需要O(n log n)时间。区别主要在于证明的数据量大小、验证时间以及参考字符串的大小。

下面的分类基于Alessandro Chiesa在旧金山ZKSummit上的演讲

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OFmjyJkG-1581898965870)(compare-gp-zksnarks/classify.png)]

所有这些zk-SNARKS使用的编译器可以分为三类:预处理、DARK和传统的SNARK(非通用):

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0KQDwOxX-1581898965871)(compare-gp-zksnarks/three-types.png)]

4、已有的zk-SNARK构建

作为参考,我将介绍三种已有的构建。Groth16是非通用的,它依赖于一次性不可升级的设置,Sonic是一个通用的zk-SNARK。

Groth16:Groth16是目前最快、数据量最小的zk-SNARK,被用于Zcash等。Groth16不是通用的,其设置需要绑定到一个特定的电路。由于其速度和证明的小数据量,因此常常被新的zk-SNARK拿来比较性能。Groth16论文链接:https://eprint.iacr.org/2016/260

Sonic:Sonic是一个早期的通用zk-SNARK协议。论文发表于2019年1月。Sonic支持通用、可升级的参考字符串。Sonic的证明大小固定,但是验证成本高。理论上可以将多个证明分批验证以获得更好的性能。下面列举的许多新的zk-SNARK都是基于Sonic。Sonic论文链接:https://eprint.iacr.org/2019/099

5、新的zk-SNARK构建

Fractal:Fractal 是一种允许递归的zk-SNARK。通过对电路的预处理实现了透明设置。证明最大250KB,这笔其他构建生成的证明都要大的多。Fractal论文链接: https://eprint.iacr.org/2019/1076

Halo:Halo支持递归证据组织,无需可信设置。与其他新的zk-SNARK构建不同,Halo的验证时间是线性的。Halo论文链接: https://eprint.iacr.org/2019/1021

SuperSonic:SuperSonic 是Sonic的改进版,是第一个在验证时间和证明数据量方面实用化的透明zk-SNARK。SuperSonic论文链接: https://eprint.iacr.org/2019/1229

Marlin:Marlin 是Sonic的改进版,证明时间缩短10倍,验证时间缩短4倍。Marlin论文链接: https://eprint.iacr.org/2019/1047

Plonk:Plonk也是Sonic的改进,证明时间缩短5倍。Plonk论文链接: https://eprint.iacr.org/2019/953

6、zk-SNARK构建的性能比较

一个大问题是:如何比较这些不同zk-SNARK构建的性能?不幸的是,我不知道zk-SNARK有任何基准测试,不过即使有的话,也不是所有的新构建都有一个参考实现。因此下面表格中的数字请不要过于较真,它们是基于论文中的基准指标,或者基于发明者提供的估算。

通过查看证明的大小、证明运行时间、验证运行时间,有一些方面是值得注意的:

  • 使用透明设置的构建通常由较大的证明数据量
  • Halo的验证时间不恒定,这和其他新的zk-SNARK构建不同
  • 在证明数据量尺寸和运行速度方面,Groth16仍然是无敌的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XNlpemhR-1581898965872)(compare-gp-zksnarks/performance.png)]


原文链接:8种zk-SNARK构建的比较 — 汇智网


695856371Web网页设计师②群 | 喜欢本站的朋友可以收藏本站,或者加入我们大家一起来交流技术!

欢迎来到梁钟霖个人博客网站。本个人博客网站提供最新的站长新闻,各种互联网资讯。 还提供个人博客模板,最新最全的java教程,java面试题。在此我将尽我最大所能将此个人博客网站做的最好! 谢谢大家,愿大家一起进步!

转载原创文章请注明出处,转载至: 梁钟霖个人博客www.liangzl.com

0条评论

Loading...


发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

自定义皮肤
注册梁钟霖个人博客