Nova: 新型零知識證明系統

Nova是微軟開發的一種新型零知識證明系統,它使用了松弛的秩一約束系統(Relaxed Rank-1 Constraint Systems,Relaxed R1CS)技術,以提高證明的效率和靈活性。

Nova的優點

Nova主要優點在於使用松弛的R1CS技術。傳統R1CS系統需要在證明過程中使用大量隨機性,導致證明生成和驗證過程復雜耗時。Nova通過使用松弛的R1CS,允許在證明中使用更少的隨機性,大大提高了證明效率。

Nova還支持增量計算,可以逐步計算復雜函數,而不必一次性計算整個函數。這在處理大規模數據或復雜計算時非常有用。此外,Nova還支持多項式計算,可以處理更復雜的證明任務。

Nova的缺點

雖然Nova具有諸多優點,但也存在一些缺點:

1. 由於使用松弛的R1CS,Nova的證明可能不如傳統R1CS系統強大。松弛的R1CS允許使用更少隨機性,可能降低證明安全性。不過,Nova的開發者已採取措施來解決這個問題,如使用更強大的密碼學算法和更復雜的證明策略。

2. Nova的實現相對復雜,可能增加使用和維護難度。Nova使用了許多高級密碼學技術,如多項式計算、羣操作和隨機預言機等,需要深入理解這些技術才能有效使用和修改Nova。

Nova在零知識證明領域的重要地位

Nova在零知識證明領域佔據重要地位。它的出現爲零知識證明的發展開闢了新道路。Nova採用的松弛R1CS技術,使證明的生成和驗證過程更加高效,這對大規模零知識證明應用至關重要。此外,Nova還支持增量計算和多項式計算,可以處理更復雜的證明任務,進一步擴大了零知識證明的應用範圍。

Nova的源碼解讀

Nova的主要原始碼結構如下:

• src/bellperson/:實現了R1CS(Rank-1 Constraint Systems)的生成。
• src/gadgets/:包含了構建zk-SNARK證明的工具。
• src/provider/:包含了一些提供者的代碼,如Keccak哈希函數的實現。
• src/spartan/:包含了關於Spartan協議的代碼。
• src/traits/:包含了一些Rust traits,用於定義公共行爲。

主要模塊和文件的功能如下:

• bellperson/mod.rs:定義了R1CS的生成相關功能。
• bellperson/r1cs.rs:定義了NovaWitness和NovaShape兩個trait,用於獲取R1CS實例、證人、形狀和承諾密鑰。
• bellperson/shape_cs.rs:定義了ShapeCS結構體,用於創建R1CS形狀的約束系統。
• bellperson/solver.rs:定義了SatisfyingAssignment結構體,用於創建R1CS實例和證人的約束系統。
• circuit.rs:定義了Nova協議中的增強電路,包括步驟電路和驗證器電路。
• constants.rs:定義了一些常量,如挑戰位數、哈希位數等。
• errors.rs:定義了Nova庫可能返回的錯誤類型。
• nifs.rs:實現了非交互式折疊方案(NIFS)。
• r1cs.rs:定義了與R1CS相關的類型和方法。
• spartan/math.rs:定義了Math特質及其對usize類型的實現,包含一些基本數學操作。
• spartan/mod.rs:實現了使用Spartan的RelaxedR1CSSNARKTrait。
• spartan/polynomial.rs:定義了與多項式相關的基本類型和操作。
• spartan/sumcheck.rs:實現了Spartan協議中的Sumcheck算法。
• traits/circuit.rs:定義了StepCircuit特質,用於增量計算的步驟函數。
• traits/commitment.rs:定義了與承諾(commitment)相關的特質。
• traits/evaluation.rs:定義了EvaluationEngineTrait特質,用於多項式評估引擎。
• traits/mod.rs:定義了一些用於密碼學操作的特質。
• traits/snark.rs:定義了RelaxedR1CSSNARKTrait特質,用於零知識簡潔非交互式論證(zkSNARK)。

Nova的源碼實現了一個完整的零知識證明系統,包括R1CS的生成、約束系統的構建、多項式計算、承諾方案、評估引擎等多個模塊。這些模塊共同工作,實現了高效的零知識證明生成和驗證功能。