AIN:从技术原理出发 批判“加密显学”零知识证明_plugchain币机制

原文：《CriticismonZK》bymsfew

*注：首先，这是一个用一个小时写的草稿。主要是为了快速收集信息，所以可能存在非常多的潜在错误和不完整的信息。

对ZK的主要批评包括两个：

一是证明时间长(因此有各种benchmark、各种新的ZK协议和各种硬件优化）；

一是系统和应用程序安全性仍然需要测试。

?证明生成性能

零知识证明是区块链领域非常流行的技术。由于链上计算资源稀缺且昂贵，零知识证明允许这些计算在链下进行，虽然链下证明生成的总时间消耗非常高，但它仍然压缩了最终证明和相关的计算验证，从而允许计算“在链上”。

ZK证明生成时间过长的问题往往被研究者和开发者所忽视，因为这本质上是ZK需要做出的权衡。

工信部电子五所相里朋：从技术角度看 区块链监管需从三个方面实现:工信部电子第五研究所区块链创新团队负责人、高级工程师相里朋表示，关于区块链的有效监管，应形成区块链系统柔性监管平台，实现对各类区块链系统的实时态势感知，监控非法交易、欺诈行为、非法信息发布等各类非法行为。从技术角度看，区块链监管需从以下三个方面实现：一是整合链上链下数据，以及不同区块链系统的数据，形成统一的综合性区块链信息库，并实现高效智能的信息检索查询管理；二是实现对区块链系统中各种交易模式的识别，进一步分析识别出非法的交易行为；三是分析区块链链上数据中的非法舆情信息，以及链下的互联网和现实中的区块链相关舆情信息，实现全面的区块链舆情感知。（证券日报）[2021/3/26 19:19:11]

虽然他们没有直接批评ZK的这个缺点，但是他们有很多从对面解决这个缺点的方法和讨论。

也就是说，他们通过提出各种解决方案并进行大量基准测试来隐含地谈论ZK的极长证明时间。

IBM区块链总经理：区块链正在从技术演变为真正的业务工具:10月3日消息，IBM区块链总经理Alistair Lenny在接受采访时表示，区块链越来越适合企业架构，因为它允许公司与其他公司数字化其业务流程。这意味着区块链正在从技术演变为真正的业务工具，这表明采用可能将会非常迅速。（JP.Cointelegraph）[2020/10/3]

a)Benchmark

在衡量ZK应用之前，我们首先要测试ZK协议底层commitment的性能。

因为比如，FRI导致STARK，KZG导致常规SNARK，IPA导致Bulletproof。底层承诺的性能测试对于ZK应用的性能并不直观，但对于理解ZK证明时间长的问题很有帮助。

从上面的链接我们可以看出，这些底层承诺协议不仅计算复杂(可能导致证明时间长)，而且还存在内存消耗非常大的问题。

李贝宁：从技术角度看Filecoin还处于成长期:金色财经现场报道，7月6日，由杭州市余杭区政府指导，杭州未来科技城管委会、巴比特主办的2020杭州区块链国际周在杭州举办。在主题为《颠覆云存储，IPFS引领新一轮数字革命？》的圆桌上，江西正舵者网络科技有限公司CTO李贝宁表示，从技术角度看，Filecoin还处于成长期，很多方面还有待发展。我的观点是，大家短期高估了它的能力，长期低估了它的潜力，Filecoin要建立的是全球性的分布式存储网络，所以不要过度关注短期FIL的价格。[2020/7/6]

当然，内存消耗其实更多的是跟硬件配置要求有关，这跟我们今天要讨论的话题是不一样的。

对于具体的SNARK性能测试，a16zcrypto将它们分为前端和后端：

前端通常是ZK应用开发者接触到的Cairo语言/zkVM高级语言等；

现场丨胡继晔：规范区块链发展可从技术标准，行业准入和投资者管理三方面入手:金色财经现场报道，12月28日，在由中国信息通信研究院和人民政协报文化传媒有限责任公司主办的“区块链技术应用与发展主题座谈会”上，中国政法大学法和经济研究中心教授胡继晔针对区块链监管提出了三点看法：第一，区块链技术领域应提高准入门槛，应像诸如土木工程领域一样，设立相关资格证书；第二，区块链天然具备金融基因，故做区块链金融应该具备相关资质牌照；第三，区块链领域投资者在参与区块链领域前通过如股票期货领域的“投资者适当性管理办法”之后，再参与相关投资。[2019/12/28]

而后端是更接近SNARK证明生成时间的承诺等底层密码学操作。

其中，作者提到SNARK证明生成具有大约100倍的计算开销，并且每个ZK协议都有额外的开销，例如：

“InGroth16,Pmustworkoverapairing-friendlygroup,whoseoperationsaretypicallyatleast2xslowerthangroupsInGroth16,Pmustworkoverapairing-friendlygroup,whoseoperationsaretypicallyatleast2xslowerthangroupsthataren'tpairingfriendly.,thisresultsinatleastanadditionalfactor-6slowdownrelativetothe100-|C|estimateabove.”

总体而言，可以说?zk-SNARK的额外性能开销在200-1000倍的范围内。

此外，文章还提到了zk-SNARK的其他限制，例如可信设置和内存使用。

ModulusLabs的文章测量了一些ZK协议的实际性能。有些基准是针对参数数量的，这对我们来说不是很直观。然而，在应用中，文章提到在Worldcoin用例中，即使使用“最快”的Plonky2，仍然需要几分钟的证明生成时间和数十GB的内存消耗，无法在个人电脑上运行。

b)递归和批处理

为了减少证明生成时间，我们可以并行证明多个证明。

通常，有两种方法可以做到这一点：一种是批处理，另一种是递归。

简单来说，批处理是同时证明一批证明，最后将它们聚合在一起，而递归是在一个证明中验证其他证明。一般而言，递归方法具有更小证明大小?的额外优势。

一些更常见的聚合方法包括Halo2、Plonky2。他们每个人都以不同的方式执行批处理和递归，从而减少了证明时间。

除了ZK的协议层，ZK的应用层也可以有针对性的优化。例如，可以同时使用多个ZK协议(STARK+SNARK），或者针对宏观采取递归策略进行特定于应用程序的调优。

一般来说，这实际上减少了协议和证明分配方面的证明生成时间。在探索新的ZK协议时，减少证明时间是最重要的考虑因素。

c)硬件加速

此外，从硬件角度进一步减少ZK应用在物理和节点层面的证明时间也做了很多努力。

首先，与前面提到的新协议一样，ZK协议被设计为尽可能对硬件友好，例如HyperPlonk。

Paradigm提到，ZK的证明生成速度慢主要是由于涉及大量的MSM和FFT，它们对硬件不友好，导致由于随机内存访问等问题导致最终证明生成速度慢。对于这些底层加密计算，ZK协议需要在它们的组成和规模上进行一些权衡，以使其对硬件更加友好。

几家ZK硬件加速厂商表示，GPU实际上是目前最经济和可配置的硬件选择，我们最终将有FPGA过渡到ASIC阶段。根据zk硬件公司的说法，他们的第一版ASIC可以直接减少至少30%的ZK证明生成时间。

此外，由于不同的服务器配置，将不同的云服务器作为节点运行可能涉及不同的硬件特定优化。

Security

ZK现在的另一个批评是电路代码仍然需要正确(没有bug)。

如果ZK协议从健全性、完整性、零知识的角度受到攻击，我们将不再拥有有效的ZK系统。我们可以在这个链接中看到各种角度的攻击示例。

虽然ZK应用可以被称为trustless，但我们仍然需要确保项目的ZK协议和应用的代码和架构是正确的。区块链领域中存在多种ZK错误。例如，由于zkEVM的ZK电路代码库庞大的问题，Vitalik谈到了?ZK应用程序的多证明者的需求。

因此，ZK系统可能需要与形式验证等安全工具或Ecne等其他安全相关工具搭配使用。应用程序级别，它需要更多的审计，特别是对于像zkEVM这样的大项目。

标签：AIN区块链HAIChainLoveChain区块链运用的技术中不包括哪一项技术plugchain币机制GAE Chain

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