区块链:为什么说zkRollup的可行性起源于零知识证明的计算代理思想

撰文：FoxTechCTO林彦熹，FoxTech首席科学家孟铉济

计算代理是什么

随着以太坊上应用和用户的扩展，以太主网上的拥堵程度不断提升，使用zkRollup进行Layer?2的扩容成为一个很有吸引力的方案，FOX就是专注于使用FOAKS算法进行zkRollup的项目。而zkRollup的可行性，本质上在于使用的零知识证明算法的原理可行性。简单来说，零知识证明算法实现的功能是使得证明者向验证者证明某件事，但又不透露任何关于这件事的信息。zkRollup的构造就是利用了这个性质，使得Layer?2的节点可以执行原本在Layer?1进行的计算，同时向Layer?1节点提供计算正确性的证明。

华尔街日报：Alameda多次在FTX上币前囤积相关代币:11月15日消息，区块链分析公司Argus根据对链上数据的分析，在FTX表示在2021年初到今年3月之间上市代币期间，Alameda持有价值约6000万美元的代币，这些代币共有18个与以太坊区块链相关的上市代币。目前尚不清楚Alameda是否或何时出售了Argus追踪的代币。

据悉，在该时间段，FTX列出了近60个基于以太坊区块链的代币。“我们看到的是，他们基本上几乎总是在前一个月买入他们以前没有买入的头寸，”

Argus的联合创始人Omar Amjad说。Alameda和FTX的发言人没有立即回应《华尔街日报》置评请求。FTX前首席执行官SBF在2月份给《华尔街日报》的一封电子邮件中表示，Alameda与该平台上的所有其他做市商拥有相同的信息访问权限，而且其交易员没有特殊的客户信息访问权限、市场数据或交易。（华尔街日报）[2022/11/15 13:05:41]

从更广义的角度来说，上述的过程我们可以理解为，由于验证者计算能力有限，所以将这部分的计算代理给了证明者来执行，证明者完成了这个任务，需要返回结果给验证者。从这个角度来说，我们可以说，零知识证明算法使得保障正确性的“计算代理”得以实现。从宏观上这种计算代理的例子可以表现为zkRollup这种形式的应用，具体到零知识算法当中，这种计算代理的思想也有各种应用。

Tether 将于 7 月初推出与英镑 1:1 挂钩的代币 GBPT:6月22日消息，稳定币发行商 Tether 将于 7 月初推出与英镑 1:1 挂钩的代币 GBPT，最初将基于以太坊网络发行。此前 Tether 已分别推出与美元挂钩的 USDT、与欧元挂钩的 EURT、与墨西哥比索挂钩的 MXNT。[2022/6/22 7:11:14]

本文主要介绍FOAKS使用的在Orion当中提到的Code-Switching所做的令证明者帮助验证者执行的验证计算过程，以及FOAKS如何应用这种技巧进行递归。从而减少了证明的大小以及验证者的开销。

CB Insights报告：一季度全球区块链行业融资超90亿美元，创历史新高:5月19日消息，据CB Insights发布的2022年一季度区块链报告显示，今年一季度区块链行业融资规模达到92亿美元，创下历史新高，其中美国区块链市场融资规模达到58亿美元，占比最高。此外，区块链投融资交易数量达到461笔，同样创下历史新高，较去年同期增长84%，其中融资规模超过1亿美元以上的交易数量达到28笔，区块链独角兽公司现在达到62家。

投融资交易最多的风投公司是Animoca Brands（34笔），其次是Coinbase Ventures（30笔）和Pantera Capital（16笔）。四分之一的投资资金流入NFT行业，DeFi行业融资规模达到21亿美元，年增长率为425%。另外，亚洲区块链行业融资规模达到15亿美元，年增长率为275%。[2022/5/19 3:27:29]

为什么需要计算代理

从系统的实用性角度来说，很多情况下计算节点的算力是有限的，或者说计算资源是很宝贵的。例如在Layer?1链上的所有计算都需要经过所有节点的共识，并且用户需要为此支付高昂的手续费。所以，在这种情况下，将本来由共识节点来处理的计算“代理出去”交给链下节点来完成，就是一种自然的想法，避免消耗链上资源。而这也正是FOX所专注的链下计算服务。

从密码学理论角度来讲，在GMR模型当中限定了证明者拥有无限计算能力，验证者拥有多项式计算能力。如果验证者也有无限能力，则零知识证明的基本性质无法满足。所以自然地，将计算向证明者一方倾斜，让证明者承担更多的计算就是很多零知识证明算法设计都会考虑的问题。

当然，为了实现这一点，我们需要特别的技巧。

现在如果令证明者承担这部分计算，则证明者除了执行这些计算，还要附上证明值来证明自己的计算是正确的。

做法是将上述等式同样写成R1CS电路：

之后使用Virgo算法进行验证。

这样之后FOAKS当中的证明者同样生成了代理验证者进行验证的计算证明。而对于验证证明的过程，FOAKS利用算法自身进行迭代，这也是FOAKS实现递归的关键内容。具体内容见《如何设计出一种精妙绝伦的证明递归方案》。

通过一定次数的迭代可以使得证明的大小被压缩，从而极大降低验证者的计算负担以及通信复杂度。这就是FOAKS这个零知识证明方案对FOX这条zkRollup的重大意义。

参考文献

1.Orion：Xie,Tiancheng,YupengZhang,andDawnSong."Orion:Zeroknowledgeproofwithlinearprovertime."AdvancesinCryptology–CRYPTO2022:42?ndAnnualInternationalCryptologyConference,CRYPTO2022,SantaBarbara,CA,USA,August15?–?18,2022,Proceedings,PartIV.Cham:SpringerNatureSwitzerland,2022.

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