Nova - эффективная и гибкая система zk-SNARKs

Nova — это новая система нулевых знаний, разработанная Microsoft, которая использует технологию расслабленных ранговых ограничений первого уровня (Relaxed Rank-1 Constraint Systems, Relaxed R1CS) для повышения эффективности и гибкости доказательств.

Основные преимущества Nova

1. Используя расслабленную технологию R1CS, значительно уменьшена случайность, необходимая в процессе доказательства, что повышает эффективность генерации и проверки доказательства.

2. Поддержка инкрементальных вычислений позволяет поэтапно рассчитывать сложные функции, не завершив весь процесс вычисления за один раз. Это особенно полезно при обработке больших объемов данных или выполнении сложных вычислений.

3. Поддержка полиномиальных вычислений, способных обрабатывать более сложные задачи доказательства.

Ограничения Nova

1. Из-за использования ослабленной R1CS, доказательства Nova могут быть не столь мощными, как в традиционных системах R1CS. Чтобы решить эту проблему, разработчики Nova применили более мощные криптографические алгоритмы и более сложные стратегии доказательства.

2. Реализация Nova довольно сложна и включает в себя несколько современных криптографических технологий, таких как полиномиальные вычисления, операции в группах и случайные оракулы. Это может увеличить сложность использования и обслуживания.

Позиция Nova в области zk-SNARKs

Nova открывает новые пути для развития zk-SNARKs. Его эффективный процесс генерации и верификации доказательств имеет решающее значение для масштабных приложений zk-SNARKs. Nova поддерживает функции инкрементальных вычислений и полиномов, что дополнительно расширяет область применения zk-SNARKs.

Анализ исходного кода Nova

Исходный код Nova в основном включает в себя несколько ключевых модулей:

1. bellperson: реализует функции, связанные с R1CS (Rank-1 Constraint Systems).

2. гаджеты: включают инструменты для построения zk-SNARKs доказательств.

3. provider：Предоставляет реализацию различных криптографических примитивов, таких как хеш-функция Keccak.

4. spartan: реализовал функции, связанные с протоколом Spartan.

5. traits: определяют различные общественные поведения и интерфейсы.

Основной файл src/circuit.rs определяет усовершенствованную схему в протоколе Nova, включая шаговую схему и схему проверщика. Файл src/nifs.rs реализует неинтерактивную сворачивающую схему (Non-Interactive Folding Scheme, NIFS) для доказательства корректности каждого шага в инкрементальных вычислениях.

Проект Nova широко использует особенности языка Rust, такие как traits и обобщенное программирование, чтобы обеспечить гибкую и эффективную реализацию. Проект включает в себя сложные криптографические концепции и технологии, такие как криптография на основе эллиптических кривых, многочленные обязательства, случайные оракулы и т. д., что отражает сложность и мощные функции современных zk-SNARKs систем.