Filecoin成为全世界最大的零知识证明网络

目前Filecoin网络每天会产生6-7百万zk-SNARK证明量，其中每个证明有超100万算法方面的容量，为了保证网络安全，Filecoin改进并大量优化了zk-SNARK以满足目前的需求。

零知识证明

零知识证明中最重要的加密技术就是zk-SNARK，它能让证明者有效地说服验证者其知道某种信息，却无需透露此信息本身，这一属性保证了区块链环境中的安全和隐私互动。目前Filecoin所依赖的主要属性是其效率，zk-SNARK的诞生让使用更少空间去证明存储有效性成为可能。

用一个简单的例子来说明一下：阿里巴巴被强盗抓住，为了保命，他需要向强盗证明自己拥有打开石门的密码，同时又不能把密码告诉强盗。他想出一个解决办法，先让强盗离开自己一箭之地，距离足够远让强盗无法听到口令，足够近让阿里巴巴无法在强盗的弓箭下逃生。阿里巴巴就在这个距离下向强盗展示了石门的打开和关闭。

这个整个过程可以形象化理解为零知识证明，证明者能够在不向验证者提供任何有用信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。

应用

目前最广泛使用零知识证明场景的项目是zcash的隐私方向。Zcash项目，大家都知道是“隐私交易”。Zcash代表了零知识证明中zk-SNARK的一个应用方向：隐私。隐私有不同的程度，ZCash的隐私交易指的是隐藏交易的发送方，接收方以及交易金额。

Filecoin是存储行业比较热门的项目，去中心化的存储，有个核心问题，怎么证明K工真实有效的存储了指定的数据。Filecoin是通过复制证明以及时空证明算法实现（其中就包括零知识证明）。复制证明通过零知识证明，证明每一层的数据都经过VDE计算生成，并提供最后结果的Merkle树的树根。

在数据处理并存储后，每隔一段时间，需要提交存在性证明，也就是时空证明的算法。时空证明算法的基本思想，随机挑选一个Merkle树的叶子节点位置，需要提供出一条Merkle路径的零知识证明。

复制证明的算法，通过零知识证明证明数据已经正确处理，并提供了处理后数据形成的Merkle树的树根。时空证明，即每隔一段时间，随机抽选一个叶子数据，需要K工在一定的时间内提供从该叶子数据到Merkle树根的路径证明。如果，处理完的数据没有保存在一个可靠的存储上，无法在合理的时间内重建整个Merkle树，也就无法提供证明。

Filecoin的改进

为了支持 Filecoin 所需的容量，现在运行了一个新的Powers of Tau Ceremony，原本在Zcash运行的Ceremony基础上将支持的容量增加了 64 倍！

zk-SNARK 在生成成为瓶颈时，支持证明生成的核心操作是高度可并行化的，所以Filecoin利用现代通用 GPU 计算从 CPU 卸载它们。

这允许更高的吞吐量，同时也创造经济效率。通过将可并行化的工作转移到相对便宜的并行处理器上，Fileoin可以让主内存和 CPU 空闲，用于创建数据挖掘者必须证明的高度顺序和内存密集型工作负载。

为了提高多个 zk-SNARK 的验证速度，实现了批量验证。因此Filecoin实施了SnarkPack。这允许K工将许多 zk-SNARK 聚合为一个组合证明。这种优化不仅在规模上将验证时间减少了 10 倍以上——它还通过减少必须提交给链的每个证明的平均字节数来减少链带宽。

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编译者/作者：lice

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