加密貨幣:不同證明方案的比較：理解 ZK 證明系統的優缺點

作者：Hill.bit

編譯：深潮TechFlow

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。

現場 | 工業和信息化部賓建偉：區塊鏈標準結合了國內外發展趨勢 滿足業內對不同行業的評估需求:金色財經現場報道，1月9日，2019首屆海南GFIS國際金融科技創新峰會在海南海口盛大召開，工業和信息化部電子第五研究所副主任賓建偉進行現場演講。她指出，標準研制結合了國內外區塊鏈發展趨勢，創新的提出了一系列滿足業內評估不同行業、不同安全等級的檢測需要的區塊鏈信息系統的評估內容及方法。標準的技術參考架構，主要分為區塊鏈信息系統平臺層、中間層、API層、應用層等。

區塊鏈信息系統評估規范的研究將是一項長期的、持續的、不斷改進的工作。在這里，我也熱烈歡迎各級政府、科研機構、區塊鏈企業及社會各界一同參與進來，共同完善區塊鏈信息系統評估體系。通過這次嘗試和探索，一定會對未來區塊鏈應用場景的建設，國家發展數字經濟產業，發揮積極作用。[2019/1/9]

線性PCPs+僅線性編碼：

聲音 | BTG社區成員：比特幣社區的許多爭斗來自于不同的推銷、宣傳策略:據Coindesk消息，ETC Labs的James Wo表示，分叉幣的價值來自于部分社區成員對區塊鏈編碼方式持有異議。Bitcoin ABC團隊的Amaury Sechet表示，比特幣社區在分叉前有很多爭論，但沒有幾個人真的提出了什么東西，因為每個人都忙于和他人爭斗。BTG的Jack Liu表示比特幣社區的許多爭斗來自于不同的推銷、宣傳策略，比如BCH總是標榜自己為真正的比特幣。[2018/9/20]

利用線性概率可檢驗證明和線性運算；

提供強零知識屬性；

動態 | BCH社區成員建議增加一種不同的治理模式:據ambcrypto消息，9月15日，一名比特幣現金(BCH)社區成員在reddit r/btc論壇上發了一篇“比特幣現金治理模式的改進”（Bitcoin Cash Governance Model improvements）的帖子，該帖子討論了在硬幣機制中添加一個新的治理系統的可能性，旨在實現BCH新的功能和升級。[2018/9/16]

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。

韓國金融監管局負責人：認同不應對區塊鏈和加密貨幣采用不同的監管手段:據cointelegraph援引韓國當地媒體5月29日的報道，韓國東國大學區塊鏈研究中心負責人Park Sung-joon表示，政府對區塊鏈和加密貨幣采用不同的監管手段是徒勞的。他認為加密貨幣和區塊鏈離開彼此就會變得沒有任何意義。在數字資產交易市場，加密貨幣和區塊鏈不能分開來看，它們需要適當的支付手段。對此，韓國金融監管局(FSS)負責人Lee Geun-woo回應稱，支持Park的看法，會把他的建議傳達給金融當局。[2018/5/30]

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。

多項式交互式預言機證明是一種證明系統，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：

遞歸證明組合；

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：

更復雜的設計和實現；

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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