不同證明方案的比較：理解 ZK 證明系統的優缺點_OPS

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 | 兩位經濟學家對“比特幣能否動搖法幣地位”發表不同看法:據Coindesk報道，周一，一場關于比特幣的辯論賽在曼哈頓舉行，其論題是：比特幣不適合成為任何國家的主要交易媒介，也不適合用于進行商品轉移。經濟學家George Selgin對此表示支持，而經濟學家Saifedean Ammous則表示反對。 Selgin喜歡比特幣的目標——它在政府目前擁有唯一權力的情況下引入了更多的貨幣競爭。事實上，他是Cato研究所的一個主管，該部門正在探索央行之外的其他選擇。但他認為比特幣無法勝任這一任務。Selgin指出，目前接受加密貨幣的店仍然非常少，人們對此的接受度也不高。比特幣價格的波動性、高昂的交易費用和緩慢的結算速度，是普通民眾不集中使用比特幣的一些原因。 Ammous則認為，雖然比特幣并不完美，但它仍在快速增長：“我認為認為比特幣已經失敗的想法是完全不現實的。過去10年，比特幣一直在不停地增長。” Ammous稱，比特幣的使用遍及全球，而不僅僅局限于一個國家。根據全球經濟統計數據，他斷言比特幣是全球價值最高的20種貨幣之一。Ammous稱：“最重要的是，這是央行之外唯一可行的替代方案。”[2019/8/14]

線性PCPs+僅線性編碼：

聲音 | Anthony Pompliano：比特幣基本面繼續走強，不同投資組合中須包含一些數字貨幣:摩根溪創始人Anthony Pompliano在推特上稱，比特幣沒有CEO，沒有華麗的辦公室，沒有營銷部門。它從風險資本家那里籌集了0美元。然而，僅僅10年市值就達到1000億美元。其在推特還表示，比特幣的基本面繼續走強；而且從兩年回報率看：標準普爾500指數：19.9％；黃金：1.3％；石油：31％；比特幣：457％；不同的回報率使得每個投資組合都必須包含一些數字貨幣。[2019/4/25]

利用線性概率可檢驗證明和線性運算；

動態 | 埃森哲創建互操作性節點以容納不同的區塊鏈業務:據thepaypers消息，埃森哲創建了一個互操作性節點來容納不同的區塊鏈業務，互操作性節點可以連接四個企業平臺：Hyperledger Fabric, R3的Corda, 由全球銀行摩根大通開發的Quorum和Digital Asset (DA)。最初，在Hyperledger Fabric和Quorum之間完成區塊鏈的橋接，然后將相同的架構應用于連接R3 Corda和DA。[2018/11/12]

提供強零知識屬性；

生成最短的證明；

需要受信任的設置；

火幣朱嘉偉：不同類型貨幣各司其職 未來數字貨幣銀行和法幣銀行會并存:火幣COO朱嘉偉在“3點鐘無眠區塊鏈”群中回答了不同貨幣的職能。他說道，法幣有法幣的職能，比如調節宏觀經濟，外匯與進出口政策，國家戰略輔助等等；數字幣有數字幣等職能，比如全球支付，全球投資，資產儲值等等。未來數字貨幣銀行和法幣銀行會并存。[2018/2/19]

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。

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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