coinbase:一文比較不同證明方案：理解ZK證明系統的優缺點

原文作者：Hill.bit 

零知識證明的概念大家耳熟能詳，但具體到技術細節可能很多人都一頭霧水。

零知識和證明實際上是 2 個名詞，證明方案是零知識協議安全假設的基本組成部分。 在本文中 Hill.bit 將通過解釋多種不同的證明方案以及它們的優缺點，來幫助更多人理解 ZK 證明系統。

在零知識證明系統中，有三個實體參與：設置者、證明者和驗證者。不同的證明方案會以各種方式影響它們的行為，從而影響效率、安全性和整個系統的性能。

設置者階段生成 ZK 系統所需的必要參數和公鑰。證明方案會影響設置者階段的復雜度、計算、通信以及它是受信任的還是無需信任的。證明者生成一個證明，證明其掌握了一個秘密輸入的信息，而無需透露該信息。證明方案影響證明者的計算時間、內存需求和證明大小，從而影響通信和存儲需求。驗證者檢查證明的有效性。證明方案會影響驗證時間、內存需求以及向證明請求的數量和復雜度。 這里有三種不同類型的證明方案。

SEC：Coinbase控制和匯集質押計劃投資者的加密資產，并與自身資產一起進行質押:6月7日消息，SEC在針對Coinbase的訴訟中指出，在由Coinbase控制并按資產隔離的錢包中，該公司控制和匯集質押計劃投資者的加密資產，連同Coinbase自己的加密資產一起。Coinbase還將自己的加密資產與質押計劃投資者的資產一起進行質押，包括作為五種協議的同一質押池的一部分。

此外，Coinbase將所有由投資者提交并根據可質押資產隔離的加密資產視為可替代資產。[2023/6/7 21:20:32]

線性 PCPs + 僅線性編碼：

利用線性概率可檢驗證明（PCPs）和線性運算；

Polygon將為星巴克Starbucks Odyssey服務提供鏈上基礎設施:9月12日消息，Polygon宣布將為星巴克Web3服務Starbucks Odyssey提供鏈上基礎設施，此前報道，Starbucks Odyssey將星巴克的忠誠度計劃Starbucks Rewards與NFT平臺相結合，允許其客戶賺取和購買數字資產，從而解鎖獨家體驗和獎勵。[2022/9/12 13:24:37]

提供強零知識屬性；

生成最短的證明；

需要受信任的設置；

以前的改進主要集中在減少證明者時間上。

線性 PCPs 是一種證明系統，其中驗證者通過查詢少量證明來檢查語句的有效性。術語“線性”指驗證者的查詢是證明的線性函數。

光大銀行和新華網攜手發布“小茄子”數字藏品:金色財經報道，在光大銀行30周歲生日到來之際，光大銀行攜手新華網推出小茄子綠色低碳主題數字藏品，總計三個大類32款，還有4款生日彩蛋稀有款數字藏品。[2022/8/14 12:24:33]

僅線性編碼是一種加密技術，用于隱藏信息，僅允許對隱藏數據進行線性操作。這可以確保數據隱私同時使某些計算得以執行。

多項式 IOPs + 多項式承諾方案：

利用代數結構；

通常比基于線性 PCP 的系統更高效；

支持通用/不受信任的設置；

允許定制電路；

以前的改進主要集中在提高驗證者效率上。

Ripple完成7億枚XRP鎖定，價值超2.1億美元:金色財經報道，據Whale Alert數據顯示，Ripple 已通過兩筆交易完成 7 億枚 XRP 鎖定，第一筆 5 億枚 XRP 鎖定在 Ripple Escrow Wallet 錢包價值約合 155,223,000 美元，交易哈希為：ECEEFDE754FF98E4B20A8DAB1B949F390B1D2AD6B894FFE8BEEBAFA9ACE670EC，錢包地址為：r9NpyVfLfUG8hatuCCHKzosyDtKnBdsEN3；

第二筆 2 億枚 XRP 鎖定在一個未知錢包，價值約合 62,595,390 美元，交易哈希為：5D5DC19462EBDD057F08EA905A48389B9A97F2E094CFAE01AD0B600BE726DFBE，錢包地址為：rMhkqz3DeU7GUUJKGZofusbrTwZe6bDyb1。[2022/7/2 1:45:32]

多項式交互式預言機證明（IOPs）是一種證明系統，其中證明者和驗證者在多個回合中交換消息。證明者生成預言（對多項式的承諾）并將其提供給驗證者。

驗證者在特定點查詢預言機，而證明者以相應的多項式評估響應。多項式方案承諾多項式而不透露有關多項式本身的信息。

與線性 PCPs + 僅線性編碼相比的效率提高來自于：

更好地利用代數結構；

更高效的證明生成/驗證；

壓縮多項式表示；

批處理驗證技術

然而，多項式 IOPs + 多項式承諾方案存在以下缺點：

更復雜的設計和實現；

特定目的的加密假設；

不同的性能權衡，例如可并行性。

折迭方案：

允許遞歸證明組合；

實現嵌套證明以提高效率和可擴展性；

快速且易于并行化的證明者；

之前的改進主要集中在構建遞歸 SNARKs 上。

遞歸證明組合可以降低驗證者的計算和內存需求，這在像區塊鏈這樣的應用中特別有用。證明聚合可以減小最終證明的大小和驗證時間，但生成這樣的證明可能對證明者的計算要求更高。 與多項式 IOPs + 多項式承諾方案相比，折迭方案的效率提高來自于：

證明聚合；

改進的可擴展性；

更快的驗證時間。

折迭方案的潛在缺點包括：

定制化的加密假設；

增加證明者的計算時間和內存開銷；

適用性可能因用例而異 。

總之，線性 PCPs + 僅線性編碼提供強大的零知識屬性和最短的證明長度，但它們需要受信任的設置，并且與其他類別相比在效率上具有局限性。

多項式 IOPs + 多項式承諾方案通過更高效的證明生成和驗證過程，在效率上比線性 PCPs + 僅線性編碼有顯著改進，但設計和實現可能更為復雜。

折迭方案在效率和可伸縮性方面表現出色，得益于遞歸證明組合，這在區塊鏈應用中尤其有用。但是，證明者的計算時間和內存開銷可能會增加，并且其適用性可能因使用情況而異。

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