IOP:不同證明方案的比較：理解 ZK 證明系統的優缺點_人工智能技術應用

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。

佟揚：資產數字化進程將為傳統金融帶來不同革新路徑:IPFS100.com現場報道，2020年8月11日14:00，由DAP總冠名、大德資本、金色財經、PBank主辦的2020第一屆新經濟資產數字化高峰論壇在深圳福田香格里拉大酒店拉開帷幕。IPFS100.com CEO&金色財經合伙人佟揚進行主辦方開場，她指出：都說區塊鏈技術會帶來一場去中心化的革命浪潮，當前，這場浪潮正以排山倒海之勢呼嘯而來，但區塊鏈技術所帶來的傳統行業變革步伐卻略有停滯。金融的中心化屬性依舊很強，中小企業依舊在創業路上面臨創業難、融資難等問題。但隨著資產數字化進程的加快，會為傳統金融帶來不同的革新路徑：傳統金融中的弱勢群體將不再弱勢，融資難等問題將得到緩解，普惠金融的理念將深入人心，并且，由于區塊鏈等全新技術的加持，金融服務業的安全性與合規性也將大大提高。甚至，資產數字化將改寫當前的美元霸權格局，未來的數字貨幣體系或將可以為升級當前的金融貨幣體系提供助力。[2020/8/11]

線性PCPs+僅線性編碼：

聲音 | 諾獎得主薩金特：人工智能和區塊鏈，兩種技術各有不同又相互互補:12月8日，在西南財經大學光華講壇上，2011年諾貝爾經濟學獎得主、斯坦福大學胡佛研究所高級研究員托馬斯·薩金特教授表示，在人工智能、區塊鏈技術和數字貨幣等創新領域，目前中國都處于相對領先的位置。“從金融科技的角度來說，區塊鏈技術是其中一個方面。”他指出，中國現正處在一個人工智能的商業應用前沿，人工智能、人臉識別、語音識別等技術已經廣泛運用到金融科技領域。“目前在區塊鏈這個領域，新的成果正不斷涌現，人工智能和區塊鏈，兩種技術各有不同，又相互互補。隨著區塊鏈的進一步發展，我們既可以高效分享，還可以有效保護隱私。”（中國經濟網）[2019/12/9]

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；

俄羅斯加密貨幣法案發布在即 意見不同的通信部反對比特幣合法化:俄羅斯總統普京已經在10月批準加密貨幣監管法案的制定，但各派仍爭論不休，通信部負責人表示他們絕對不會在國內經濟系統中承認比特幣的合法化。[2017/11/21]

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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