คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ zk-SNARK ในเครือข่าย Filecoin

zk-SNARK ให้ความสามารถฝ่ายหนึ่งในการพิสูจน์ให้อีกฝ่ายรู้ว่าพวกเขารู้ความลับโดยไม่ต้องเปิดเผยความลับ ทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ที่ปลอดภัยและเป็นส่วนตัวกับฝ่ายที่ไม่รู้จักและไม่น่าเชื่อถือในบล็อกเชน

เขียนโดย: สถาบันวิจัย Dayou IPFS

zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) ให้ฝ่ายหนึ่งสามารถพิสูจน์ให้อีกฝ่ายรู้ว่าพวกเขารู้ความลับโดยไม่ต้องเปิดเผยความลับนั้น zk-SNARK อนุญาตการโต้ตอบที่ปลอดภัยและเป็นส่วนตัวกับบุคคลที่ไม่รู้จักและไม่น่าเชื่อถือในบล็อกเชน

**ปัจจุบันเครือข่าย Filecoin สร้างการพิสูจน์ zk-SNARK 6-7 ล้านรายการต่อวัน แต่ละรายการมีข้อจำกัดทางคณิตศาสตร์มากกว่า 100 ล้านรายการ **เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ เรา - Protocol Labs ได้ปรับปรุงและปรับแต่งเครื่องมือสร้าง snark ที่มีอยู่ให้เหมาะสมอย่างมาก ทำให้สามารถปรับขนาดเพื่อตอบสนองความต้องการที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนของเรา

**Filecoin เป็นเครือข่าย zk-SNARK ที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบัน **

หลายด้าน:

• การตั้งค่าที่เชื่อถือได้ของ Filecoin รองรับวงจรได้ถึง 2^27 = ~134M ข้อ จำกัด
• Filecoin มีขีดจำกัด > 100M สำหรับแต่ละวงจรขนาดใหญ่
• เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของ Filecoin การพิสูจน์บางอย่างจะรวม zk-snark มากถึง 10 รายการไว้ในหลักฐานชิ้นเดียว
• Filecoin ยังขยายและปรับใช้การวิจัยในการรวม zk-SNARK เพื่อให้สามารถบีบอัดการพิสูจน์แต่ละรายการหลายพันรายการเป็นการพิสูจน์เดียว

ทั้งหมดนี้ทำให้ Filecoin สามารถพิสูจน์ข้อมูลเพิ่มเติมในการผลิตได้

พลังแห่งเอกภาพและการสร้างความไว้วางใจ

เพื่อรองรับจำนวนจำกัดที่จำเป็นสำหรับ Filecoin เราจึงจัดพิธี Tau Power ใหม่ซึ่งเพิ่มจำนวนการสนับสนุน 64 เท่าของจำนวน Zcash ที่รัน สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถสร้างข้อพิสูจน์ของข้อจำกัดมากกว่า 100 ล้านข้อ ซึ่งจำกัดด้วยขนาดพารามิเตอร์ของการแจกแจงเท่านั้น

เพื่อสนับสนุนการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ขั้นที่สอง (เฉพาะวงจร) สำหรับวงจรขนาดใหญ่ เราได้ใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อลดการใช้ RAM อย่างมาก อนุญาตการทำงานแบบขนาน และลดโอเวอร์เฮด I/O เพื่อให้ฝ่ายต่างๆ ที่ใช้ฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานได้จริงสามารถเข้าร่วมได้ภายใน 7 สัปดาห์นับจากวันที่ พิธี.

ใช้ตัวพิสูจน์ที่ใช้ GPU

การสร้าง zk-snark กลายเป็นปัญหาคอขวดอย่างรวดเร็ว ดังนั้นชิ้นส่วนราคาแพงจึงถูกนำมาใช้กับ GPU โดยใช้ OpenCL และ CUDA เนื่องจากการทำงานหลักที่สนับสนุนการสร้างการพิสูจน์เป็นแบบขนานได้สูง เราจึงใช้ประโยชน์จากการคำนวณ GPU เพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไปที่ทันสมัยเพื่อออฟโหลดออกจาก CPU

**สิ่งนี้ทำให้ได้ปริมาณงานที่สูงขึ้นในขณะเดียวกันก็สร้างประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจด้วย **โดยการขนถ่ายงานแบบขนานไปยังโปรเซสเซอร์แบบขนานที่มีราคาถูก เราสามารถทำให้หน่วยความจำหลักและ CPU ว่างสำหรับงานที่มีคำสั่งสูงและใช้หน่วยความจำมากซึ่งใช้ในการสร้างตัวขุดข้อมูล

อัลกอริทึมโดเมนระดับต่ำรองรับการดำเนินการส่วนใหญ่ที่ดำเนินการเมื่อสร้างและตรวจสอบ zk-snarks **ไลบรารี blst ใช้ส่วนที่สำคัญในแอสเซมบลีและ C เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพล่าสุดจาก CPU **เพื่อให้แน่ใจว่าการปรับให้เหมาะสมเหล่านี้จะไม่กระทบต่อความปลอดภัย โค้ด (แม้แต่ภาษาแอสเซมบลี!) กำลังได้รับการตรวจสอบอย่างเป็นทางการโดย Galois

การตรวจสอบแบทช์ที่แข็งแกร่งขึ้น

เพื่อปรับปรุงความเร็วในการตรวจสอบของ zk-snarks หลายรายการ จึงมีการใช้งานการยืนยันแบบกลุ่ม นี่เป็นเทคนิคที่อธิบายไว้ในภาคผนวก B2 ของข้อกำหนด Zcash แต่ยังไม่ได้ใช้งาน ซึ่งช่วยลดจำนวน Miller loops (การดำเนินการที่แพงที่สุดในกระบวนการตรวจสอบความถูกต้อง) ที่ต้องดำเนินการ จึงลดจำนวนลงอย่างมากเมื่อต้องการตรวจสอบความถูกต้องหลายรายการพร้อมกัน

แม้ว่าการยืนยันแบบกลุ่มจะช่วยได้ แต่เราต้องการการยืนยันที่เร็วขึ้น เราจึงติดตั้ง SnarkPack สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถรวบรวม zk-snarks จำนวนมากในการพิสูจน์แบบรวม **การเพิ่มประสิทธิภาพนี้ไม่เพียงแต่ลดเวลาการตรวจสอบได้มากกว่า 10 เท่า แต่ยังลดแบนด์วิธของเชนด้วยการลดจำนวนไบต์เฉลี่ยต่อการพิสูจน์ที่ต้องส่งไปยังเชน **

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ เราสร้างเหตุผลภายในสำหรับผลิตภัณฑ์และทำงานร่วมกับผู้เขียนเพื่อขยายขอบเขตเพื่อรองรับความต้องการของเราโดยไม่ต้องมีการตั้งค่าที่เชื่อถือได้ใหม่ เราบรรลุสิ่งนี้โดยการปรับเทคนิคเพื่อนำไปใช้อย่างปลอดภัยโดยใช้การตั้งค่าพลังของ Tau ที่เชื่อถือได้ที่มีอยู่สองแบบ **นี่คือตัวอย่างที่ดีของอุปสรรคในอดีตที่เราต้องเอาชนะเพื่อให้ได้ระดับความก้าวหน้า **

สถาบันวิจัย Dayou IPFS จะยังคงให้ความสนใจกับข่าวล่าสุดเกี่ยวกับโครงการ Filecoin

ไม่ว่าคุณจะเป็นมือใหม่หรือผู้ปฏิบัติงานระดับสูง สถาบัน Dayou IPFS จะให้มุมมองที่เป็นนวัตกรรมและการวิเคราะห์เชิงลึกแก่คุณ เรายึดมั่นในจิตวิญญาณของการเปิดกว้างและความอดทน และยินดีต้อนรับคุณเข้าร่วมกับเราเพื่อเรียนรู้และเติบโตไปด้วยกัน