聚合Filecoin的SNARK證明來降低成本?

IPFS小幸福/2021-06-02/ 分類:世鏈號/閱讀:
Filecoin網絡每天驗證超過200萬個Groth16 SNARK! ...

SNARK是簡潔的非交互式知識論證:簡言之,它們允許一個人以簡潔的方式向驗證者證明,他們使用正確的輸入正確地執行了計算。它們打開了許多以前不可行的用例,如匿名交易(Zcash)、快速輕客戶端/緊湊型區塊鏈(Celo、Mina)和可證明的分散存儲(Filecoin),從而對區塊鏈世界產生了巨大影響。

在生產中部署的最突出的SNARK系統,是由Jens Groth在2016年Eurocrypt中提出的,他展示了如何通過有效驗證器為任何算術電路獲得簡潔的知識證明。請注意,這個證明系統需要一個結構化的引用字符串:一個專為特定計算而精心制作的元素載體。

為了生成SRS,我們需要運行一個可信的設置,一個由多個用戶運行的復雜設置程序,以生成驗證程序和驗證器需要的密鑰。Groth16系統已在多個框架和編程語言中實現,是目前使用最多的SNAR系統。了解更多加 FILkefu,為了給出一個比例感,Filecoin網絡每天驗證超過200萬個Groth16 SNARK!

由于SNARK快速和大規模采用,使用SNARK的系統面臨著與以太坊目前面臨的問題,可擴展性挑戰。原因是,網絡中的所有節點必須單獨處理每個證明才能就最終狀態達成一致,這就強制了一個隱含的限制,即網絡每天可以驗證多少個證明。

目前,已開發出多種解決方案,以應對SNARK方面的這一挑戰。最新和有效的是基于證明攜帶數據的概念,這是完全遞歸的證明系統:一個證明可以驗證另一個證明,并且遞歸的級別是無限的。這是Mina協議和Halo2(來自Zcash)目前正在采用的方法。不幸的是,這種方法需要一個完整的新的證明系統,這是不符合目前的Groth16證明系統的。理想情況下,我們希望能夠擴展我們目前在生產中擁有的當前證明。

幸運的是,2019年Bünz、Maller、Mishra、Tyagi和Vesely展示了一個相當優雅的解決方案,將Groth16證明聚合在一起,生成一個對數大小的證明,并且不需要對證明系統本身進行任何更改!換句話說,可以聚合當前證明,并在不發生重大更改的情況下為當前系統帶來可擴展性!

在發現這篇論文之后,我們開始研究它是否可以應用于Filecoin。我們對它可能帶來的潛在可擴展性感到非常興奮。

Filecoin礦工需要證明他們已經正確編碼了32 GiB存儲扇區,即他們保留了32 GiB的存儲空間。這樣,他們才可以參與共識和區塊。為此,礦工需要運行一個特殊的編碼功能(復制證明),連續工作步驟。每一步,礦工使用來自前一層的節點和來自同一層的節點來編碼由2個節點組成的層,每個節點為32 GiB。在每一步之后,它都會生成一個包含所有這些節點的Merkle樹。最后,驗證者必須創建一個證明,證明他們通過給每個層中的隨機節點提供Merkle路徑,從而正確執行了所有這些計算。

問題是,一個圖層中有許多節點。為了實用,我們的可信設置只能增加到2²⁷個,了解更多加 FILkefu,因此我們不得不將復制證明SNARK分為10個較小的SNARK。幸運的是,我們可以使用批量驗證來驗證SNARK。并且,目前我們可以通過能夠聚合10個SNARK來顯著降低一個證明的成本。

 

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