不同證明方案的比較：理解 ZK 證明系統的優缺點_區塊鏈:區塊鏈上班都是干什么的

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。

動態 | 日本央行報告：CBDC設計會根據目的而有很大的不同:11月29日，日本央行發布了央行數字貨幣（CBDC）研究報告，針對CBDC的主要法律論點進行了分析和討論。報告總結稱：關于CBDC的法律問題不僅涉及日本銀行法和民商法，而且涉及行政法、競爭法、信息法、刑法等廣泛領域，其中還存在需要采取立法措施進行應對的地方。當然，CBDC的具體設計會根據發行CBDC的目的而有很大的不同，如果討論發行CBDC，需要進行更深入的法律討論。[2019/11/29]

線性PCPs+僅線性編碼：

利用線性概率可檢驗證明和線性運算；

動態 | 騰訊云與上海市大數據股份有限公司簽訂戰略合作協議，將區塊鏈應用至不同的行業場景中:據中國網消息，11月20日，在騰訊全球數字生態大會·上海峰會上，騰訊云與上海市大數據股份有限公司簽署戰略合作協議。雙方將依托雙方在AI、大數據、云計算、物聯網等核心技術能力，共同推進上海智慧城市建設。值得一提的是，騰訊與上海市大數據股份有限公司將在金融領域展開更充分的合作。基于不同場景，以自主可控的區塊鏈基礎設施，構建安全高效的解決方案。同時，將騰訊區塊鏈TrustSQL的成功案例深入到微黃金、公益尋人、電子發票、游戲資產等具體行業應用場景中，共同為上海市建設更高效的供應鏈金融流通體系。[2019/11/21]

提供強零知識屬性；

動態 | 礦工不同意摩根大通估計比特幣的“公允價值”為2400美元:據bitcoinist消息，在摩根大通的報告中稱中國低成本礦業公司的平均現金成本約為每比特幣2400美元之后，加密貨幣礦工提出了反對意見。有礦工稱這項評估僅僅來自生產比特幣的邊際成本，礦工們認為，比特幣的設計意味著平均“邊際成本”的概念本身是有缺陷的。礦業硬件開發商LuTech的聯合創始人本?加格農(Ben Gagnon)解釋說，不可能存在“平均成本”或“盈虧平衡點”。[2019/2/21]

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。

韓國科學技術情報通信部表示“虛擬貨幣跟區塊鏈不同”:韓國科學技術情報通信部俞英民（???）長官在2017年12月22號記者見面會上強調“不能把虛擬貨幣跟區塊鏈混為一談，應該分開來看,區塊鏈是科學技術情報通信部2018年要注入心血的領域。” 17號科學技術情報通信部表示上半年將建立并推動關于基于虛擬貨幣技術區塊鏈相關的產業包括系統性的支援體系‘區塊鏈產業發展基本計劃’。科學技術情報通信部在2017年進行的區塊鏈試點項目中，用14億韓幣預算進行了實際損失索賠自動化，P2P能源交換等4個項目。并且將在2018年將預算擴大3倍投入42億韓幣的發掘公共領域的優秀事例。[2018/1/17]

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。

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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