NAR:zkPairing：椭圆曲线配对的 zkSNARKs_BLS

原文作者:?JonathanW.,VincentH.,andYiSun

创作者：SkyhighFeng

审核者：DAoctor,Yofu

原文:?zkPairing:zkSNARKsforEllipticCurvePairings

作者

配对是许多加密协议的核心组成部分。本文我们介绍circom-pairing1，一种在Circom用于椭圆曲线配对的zkSNARK电路的概念验证实现。

简介

基于配对的密码学(PBC)建立在一个叫做椭圆曲线配对的数学对象存在的椭圆曲线密码学之上。虽然配对的定义相对复杂，但它们是零知识密码学现代发展的许多加密对象的基础:BLS数字签名、KZG多项式承诺和zkSNARKs。

由于ZK生态系统中的这个关键角色，在zkSNARKs?中实现配对极大地扩展了可寻址密码构造的范围，并增加了SNARKs的反射能力。特别是，我们设想的应用程序的ZK身份，区块链扩容，和可编程的SNARKs。最后的“解锁”可能会带来一个未来，任何人都可以在运行中自由组合和联合不同的SNARKs。

币安完成ETH于zkSync Era网络的集成，并开放充提业务:9月7日消息，据官方公告，币安现已完成Ethereum（ETH）于zkSync Era网络的集成，并开放Ethereum（ETH）代币于zkSync Era网络的充值、提现业务。[2023/9/7 13:24:27]

由于配对涉及许多复杂的椭圆曲线操作，在zkSNARK中实现它们会带来许多挑战。首先，对于非自然域上的椭圆曲线算法，我们必须使用zk-ECDSA6的大整数和ECC优化，但是要适应我们的曲线和BLS12-381的配对涉及到在域扩展上操作的事实。其次，Miller的计算配对算法Miller'salgorithm7允许在标准计算模型中进行许多优化，我们将这些优化移植到zkSNARK?设置中。最后，由于配对计算的复杂性，即使最终优化的电路也可能相当大，这意味着需要一些基础设施的最佳实践来适应?Circom?工具栈。

在这一系列的文章中，我们提出了一个在BLS12-381曲线上的最优Ate配对的概念验证Circom实现，以及一个在BLS签名验证中的应用实例。然后，我们概述了其他潜在的应用，如递归SNARK和多项式承诺验证，我们认为这种方法很容易推广应用。

以太坊L2 NFT平台Mint Square宣布集成zkSync网络:4月7日消息，以太坊L2NFT平台Mint Square宣布集成zkSync网络，现已发布测试版。测试版现包含NFT铸造和交易功能。[2022/4/7 14:09:33]

循环配对

我们实现了循环配对circom-pairing8代码库，它为BLS12-3819曲线上的以下操作提供未经审核的ZK电路:

Tate配对是最简单的椭圆曲线配对之一。该算法满足双线性特性，适用于密码学领域，对椭圆曲线的计算和算法的正确实现起到了很好的检验作用。

最佳配对：最佳配对是实践中最常用的配对。计算类似于Tate配对(使用Miller的算法，我们将在以后的文章中讨论);然而，涉及的步骤较少，而每一步的算法更加复杂，最终的结果是一个较短的总计算。

BLS10签名验证(短公钥):签名验证允许检查一个BLS签名.给定签名s，生成元G，公钥xG，和哈希hash，验证电路转换hash到椭圆曲线点H(m),?使用maptoG2下面的电路，然后验证s确实是由给定的公钥和消息生成的签名。BLS签名验证涉及到评估两个最优的Ate配对来验证这一点e(s,G)=e(H(m),xG),e表示最佳的Ate配对

ZKSwap Alex Lee：Layer2 的市场规模将占以太坊市值的20%-30%:2月23日，在以《Layer2赛道下，ZKSwap的突破之路》为主题的AMA中，ZKSwap 社区负责人 Joe表示，目前DEX 已进入 Layer2 的 AMM 时期，其本质是链下安全高效的DEX产品。ZKSwap 基于ZK-Rollup 技术，资金层面可以实现和Layer1 相同的安全性，但是交易容量和交易效率是Layer1 的100倍以上，交易成本只有 Layer1 的1/100 。

ZKSwap 开发负责人Alex Lee表示，未来 Layer2 的市场规模至少有以太坊市值的20%-30%， 因为最终所有的用户都会使用 Layer2 的方案。用户从 Layer1 向 Layer2 迁移的过程，就是 Layer2 价值发现的过程。

Huobi 高级投资经理 Xin 表示，Layer2项目有几种技术流派，比如zkswap使用的zkrollup，还有Optimistic Rollup，Plasma等，不同技术方案在安全和性能上有各自的平衡，火币会努力覆盖各个路线中最好的项目。如果说Layer1的意义主要是维持网络安全稳定的话，Layer2则更偏向服务应用和用户。[2021/2/24 17:46:54]

散列hash到曲线:maptoG2的BLS签名验证操作通过计算椭圆曲线上的点对。正在签名的消息必须首先散列成一个数值。然后，这个散列值被转换成椭圆曲线上的一个点;散列到曲线电路执行这种转换。

ZKSwap支持Layer2的LP Token提现到Layer1，开启Layer2网络可组合性的一小步:据官方消息，ZKSwap 支持Layer2的LP Token提现到Layer1，开启了 Layer2网络的可组合性的一小步。这样即使资金在Layer2 网络，通过LP Token的桥接，本质上依然可以享受以太坊DeFi生态中的可组合性。目前，Layer2最大的问题就是可组合性，ZKSwap为了解决这个问题迈出了一小步，ZKSwap已经支持Layer2中的流动性池子中锁定的资金凭证（LP Token）, 提现到Layer1了。这样即使大家在Layer2提供流动性并且锁定资金，也可以依然把相关凭证在以太坊网络中完成借贷等操作。[2021/1/31 18:32:47]

更详细的文件，我们的电路在这里可用。这些电路没有经过审核，也不打算用作生产级应用的库。

演示

为了说明我们的电路，我们在zkpairing.xyz11实现了一个演示，它允许用户生成任何BLS签名(以特定的输入格式)有效性的证明。如果用户没有一个特定的BLS签名他们可以指定以太坊信标链上的任何块号，并且演示会将块数据解析为适当的格式，并生成一个验证该验证者签名的证明区块。对于每个证明，我们提供所有的数据-在三个小文件中-任何人都可以用来在自己的计算机上验证证明！

动态 | Tezos宣布zk-SNARKs将是该网络的下一个协议修订:Tezos（XTZ）宣布，zk-SNARKs将是该网络上的下一个协议修订，通过这一改进，该网络将有可能为包括商业银行和中央银行在内的新客户提供解决方案。新的改进将为Tezos网络提供“微调的（finetuned）隐私”，这对提高Tezos的可用性非常重要。此外，这次升级还将提供一个新的Michelson指令，允许智能合约在屏蔽的区块链上存储和执行事务。Nomadic Labs核心开发者Marc Beunardeau评论道：“这样做的目的不是让Tezos成为一枚隐私币，而是让用户在处理自身监管问题的同时，拥有隐私交易的自由。[2019/10/23]

基准

所有基准测试都运行在32核3.1GHz、256GRAM、1T硬盘和400G交换机(AWSr5.8xlarge实例)上。

运行大型电路

请注意，验证和Tate配对是非常大的电路，因此它们需要特殊的硬件和设置来运行。特别是，必须使用C++生成见证服务器，使用rapidsnark进行证明，使用补丁版本的Node.js而不使用垃圾收集生成密钥。所有这些都必须在具有大容量内存的机器上完成;我们的设置工作流程在《大电路最佳实践》文档中有详细说明。

我们能用zkPairing做什么？

因为配对是许多加密协议的核心组成部分，所以用于配对计算的zkSNARKs允许我们将以下高级原语放入SNARK中:

BLS签名验证:Boneh-Lynn-Shacham(BLS)数字签名是一种基于椭圆曲线配对的签名方案。由于能够使用BLS有效地计算聚合签名和阈值签名，它目前被用于区块链，如Etherum2.0、ZCash?和?Dfinity。验证BLS签名涉及到一个配对检查，检查两个椭圆曲线配对是否相等，因此通过zkPairing直接启用。这解锁了潜在的可伸缩应用程序，比如轻型客户机和桥接的签名聚合。

递归SNARK验证:因为Groth16证明验证只涉及配对检查，所以SNARK-ing配对允许SNARK-ing整个验证算法，称为递归验证。这使我们能够构建一个zkSNARK的zkSNARK的...无限广告，使开发人员能够构建不同的SNARK证明，而不是构建一个单一的大型SNARK和大大增加可能的SNARK的复杂性。我们正在调整我们的电路，以递归Groth16验证BN254，并希望在不久的将来发布一个概念证明。

KZG多项式承诺验证:KZG多项式承诺是PlonK的基础，PlonK是具有通用可信设置的新一代zkSNARK之一。因为验证KZG承诺涉及到一个配对检查，zkSNARK-ing配对使我们能够验证任何建立在SNARK中的KZG承诺之上的东西，包括PlonK验证本身！

很快就会看到第2部分讨论了zkPairing的实现技术！

致谢

该项目是在ZKxZKGitcoin基金的支持下，在0xPARC的ZK身份工作组期间构建的。

我们借鉴并分享了很多与circom-ecdsa相关的技术，特别是在大整数和椭圆曲线算法的优化方面。例如，我们使用xJsnark的大整数乘法优化。

我们也从最初的创作者JordiBaylina和snarkjs的研究中获益匪浅。他教了我们很多关于circom/snarkJS工具栈的知识，并分享了很多关于如何有效地构建大型ZK电路的见解。

参考

https://github.com/yi-sun/circom-pairing

https://en.wikipedia.org/wiki/Pairing-based_cryptography

https://medium.com/@VitalikButerin/exploring-elliptic-curve-pairings-c73c1864e627

https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic-curve_cryptography

https://0xparc.org/blog/zk-id-2

https://0xparc.org/blog/zk-ecdsa-2

https://crypto.stanford.edu/pbc/notes/ep/miller.html

https://github.com/yi-sun/circom-pairing

https://hackmd.io/@benjaminion/bls12-381

https://datatracker.ietf.org/doc/html/draft-irtf-cfrg-bls-signature-04

https://zkpairing.xyz/

https://hackmd.io/V-7Aal05Tiy-ozmzTGBYPA?view

来源：金色财经

标签：NARBLSINGLANDlunar币是什么币BLSTbiking英语怎么读GLAND币

OKB热门资讯