BLO:一文详解多项式承诺：如何重塑整个区块链？_Block-Logic

不同多项式承诺方案列表

上表中，FRI是Starkware采用的多项式承诺方案，可以实现量子级别的安全，但证明的数据量却是最大；IPA是Bulletproof和Halo2零知识算法默认的多项式承诺方案，验证时间相对较长，采用的项目有门罗币，zcash等，前两者是不需要初始可信设置的。由上图可以看出在证明大小与验证时间上，KZG多项式承诺的优势比较大，KZG承诺也是目前应用最广的一种多项式承诺方式。但KZG是基于椭圆曲线，配对函数，需要初始可信设置的。ETH升级路线与多项式承诺的关联

在ETH相关生态及其未来升级路线中，都可以看到多项式承诺的踪影。

TheMerge：

现时的以太坊主链和BeaconChain将会合并，原本的PoW(工作量证明)共识将会转变成PoS(权益证明)。TheSurge：

俄罗斯计划设立新机构来开采加密货币和结算国际支付:金色财经报道，俄罗斯监管机构负责人Elvira Naiullina周一表示，俄罗斯央行正在制定一项法案，该法案将引入一种“实验性法律制度”，允许加密货币专门用于进出口交易。Naiullina补充说，俄罗斯境内的加密交易和支付仍将被禁止。作为监管的一部分，将为矿工引入新的税法。

央行的计划包括建立专门的组织，负责加密货币开采和处理跨境贸易协议的支付。根据2020年通过的当地法律，在俄罗斯境内发行的数字资产也可以与全球分散的加密货币一样用于此类跨境交易。[2023/4/20 14:14:54]

添加DAS，极大的提高ETH的扩展性，通过Danksharding增强rollup性能。TheVerge：

引入Verkle树(VerkleTrees)的设计来优化以太坊上的数据存储。ThePurge：

通过剔除历史数据和消除技术债务，验证者不再需要使用大量硬盘空间去进行验证工作。TheSplurge：

四个不同部分升级后的协调，旨在减少错误(Bugs)的出现和确保网络能畅顺运作，还有就是EVM改进和添加账号抽象模型等。其中TheSurge升级将借鉴多项式承诺技术实现数据可抽样性功能，TheVerge升级将利用多项式承诺来优化其数据结构，ETHL2的zkrollup也都采用了多项式承诺来实现其零知识证明带来的性能拓展。什么是KZG多项式承诺

比特币铭文已完成第1百万个铸造:金色财经报道，加密货币交易所Kraken的增长营销总监DanHeld在社交媒体上称，比特币铭文已完成第1,000,000个铸造，比特币NFT将继续存在。[2023/4/9 13:52:33]

此文这里只介绍较好理解的KZG多项式承诺，KZG多项式承诺也被称为卡特多项式承诺方案，是Kate，Zaverucha和Goldberg一起发表的。在一个多项式方案中，证明者计算一个多项式的承诺，并可以在多项式的任意一点进行打开，该承诺方案能证明多项式在特定位置的值与指定的值一致。之所以被称为承诺，是因为当一个承诺值发送给某对象(验证者)时，证明者不可以改变当前计算的多项式。他们只能够对一个多项式提供有效的证明；当试图作弊时，它们要不无法提供证明，要不证明被验证者拒绝。KZG数学原理

详细可参考QiZhou博士在DappLearning讲解的关于KZG视频。在理解KZG之前，可以先了解一下多项式、群、环、域、椭圆曲线、生成元、配对公式、朗格朗日插值等数学定义。

具有可信设置的多项式承诺

Gunzilla Games在Avalanche上推出子网GUNZ:金色财经报道，3A游戏工作室Gunzilla Games在Avalanche上推出子网GUNZ，该子网支持使用游戏内代币支付Gas费用，并提供SDK和例如NFT铸造引擎等工具。Gunzilla将在GUNZ上制作大逃杀游戏Off The Grid。（VentureBeat）[2023/4/6 13:47:11]

单个证明

卡特证明单个数据的公式推衍如下，由于椭圆曲线群只支持加法同态，无法支持多项式之间的乘法，这是就需要通过配对函数解决，

由于椭圆曲线群并不支持运算多项式之间的乘法运算，所以此时得采用配对函数去解决

批量证明

具体应用场景

多项式承诺应用方向总结起来可以分为3大类数据可用性数据结构优化零知识证明系统1.数据可用性

DAS核心目的：数据缺失则无法通过大多数节点抽查尽力做到：占用带宽小，抽样过程所需计算量小纠删码

美联储利率掉期定价美联储在12月前将降息100个基点:金色财经报道，美联储利率掉期定价美联储在12月前将降息100个基点。(金十)[2023/3/15 13:06:24]

纠删码会增加额外数据块，这种情况很容易通过抽样调查发现，从而提升安全性。以上图为例，有4个数据，一次只能抽样一个，假设一个数据有问题，每个用户抽样发现错误的概率是1/4，但是加入两数据块后，还是一个数据有问题，用户抽样发现的概率可以高达1/2。这样就能大幅提升安全性。KZG也可实现纠删码，利用拉格朗日公式：比如把(0,3)，(1,6)带入公式可得，y=3x+3y1，y2可以理解为要保存的数据，对应点(3,12)等等，其中y值可以作为纠删码数据，其中任意两个点都可以推出原多项式公式系数。

不同数据可用性项目组成Celestia=Tendermint(cosmos)+2d纠删码+欺诈证明+Namespacemerkletree+IPFS基础设施PolygonAvail=Substrate(Polkadot)+2d纠删码+KZG多项式承诺+IPFS基础设施ETHprotoDankSharding=Blobs数据+2d纠删码+KZG多项式承诺+ETH基础设施EIP-4844升级将在TheMerge之后的下一个以太坊分叉升级中引入“proto-danksharding”并添加blob交易类型，这有望将第2层Rollup的可扩展性提高，同时为实现完全分片铺平道路。BlobTransaction增加一种新的交易类型，这种交易包含额外的存储空间——BlobsBlob开始只有128KiB的存储空间一个交易最多包含2个Blob，即256KiB一个Block最多包含16个，即2MiB；Target是8个，即1MiBBlob以KZGCommitmentHash作为Hash，用于数据验证，作用和Merkle类似节点同步链上的BlobTransaction后，Blob部分会在一段时间后过期删除

BIT Mining宣布出售Crypto Flow Technology Limited的剩余股份:金色财经报道，加密矿企BIT Mining Limited (NYSE: BTCM）今天宣布公司与一个无关联的第三方签订了一份股份买卖协议。根据该协议，买方购买公司在Crypto Flow Technology Limited(“Crypto Flow”)的48,195,605股Crypto Flow股份，约占Crypto Flow已发行股本总额的8.79%，价格为每股0.38港元，总价为18,314,330港元。

该交易及其条款须满足买卖协议中规定的条件，包括相关监管机构的条件。交易完成后，本公司将不再拥有Crypto Flow的任何股份。根据之前在2022年7月12日宣布并在2022年7月26日完成的交易，本公司出售了Crypto Flow已发行总股本的约51%，使本公司在Crypto Flow的持股比例降至8.79%。[2023/3/15 13:05:53]

L2需要通过更新目前在L1的合约，以支持DankSharding。Celestia通过欺诈证明实现。当见证人发现数据没有被正确采用删码技术，那么这个人就会将欺诈证明提交从而来提醒其他节点。但是这里需要最少诚实假设和同步假设。protoDanksharding后的以太坊和PolygonAvail则采用了KZG多项式承诺（KZGcommitments)的方法。KZG多项式承诺方案，理论上要优于欺诈证明方案，带宽需求更小，抽样所需计算量也更小，也免去了欺诈证明中的包括少数诚实假设和同步假设等的安全假设。未来ETH也有意引入抗后量子密码学(参考stark，采用哈希，不在使用椭圆曲线作为基础)，避免量子计算机攻击。2.数据结构优化VerkleTree

VerkleTree的概念在2018年推出，作为ETH升级的一个重要部分，其相比于MerkleTree，在Proof的大小上，有着很大的提升；对于规模在十亿级别的数据，MerkleTree的proof大约需要1kB，而对于VerkleTree，它将小于150Bytes。与MerkleTree一样VerkleTree也能实现ProofofInclusion，而且只需KZGroot和Data就能验证，不需要额外的Proof，更省带宽。1.需求：StatelessClient节点不存完整的StateTree，只获取需要的State来验证BlockPortalNetwork对StateTree的PoI有更高的性能要求2.回顾DataAvailability里的KZGcommitment每个leaf都是polynomial上的点constantsizeproof，和leaf数量无关

3.VerkleTree

在不同树结构中构建证明，更新证明，以及证明所需的复杂度：

Verkle方案不需要以太坊客户端下载完整的状态数据，使得ETH验证者轻节点成为可能(甚至可支持手机运行)，多项式承诺需要的证明空间复杂度大幅降低，带宽量需求量也大幅减少。3.零知识证明系统

早期zk技术属于线性PCP类。除要求可信设置外，主要缺点是如果需要为不同的计算提供证明，都需要一次新的设置。近期zk技术PIOP类支持通用初始设置和透明设置。新的zk证明系统通常可以描述为PIOP+PCS。前者可被视为是证明者用来说服验证者的约定程序，而后者使用数学方法确保该程序不会遭到破坏。项目方可以按需修改PIOP，且可以在不同PCS中进行选择。

由Amber文章里的图可以看到zk系公链项目采用KZG方案的最多，有PloygonHermez，Scoll，Zksync2.0，Aztec，Aleo，Manta，以太坊基金会支持的PSE也采用的KZG方案。而Starknet，Risc0，PolygonMiden采用的是FRI方案，PloygonZkvm(Hermez)则是FRI与KZG的结合。值得一提是，一些新的零知识证明系统支持多项式承诺方案的切换，KZG未来也可以切换成其他多项式承诺方案。总的来说，多项式承诺正在重塑整个区块链的架构，不论是在链的数据结构优化上，模块化区块链的数据可用性上，还是零知识证明系统上都将大有作为。其他地方是否还存在应用场景也是非常值得探索与跟进的。原地址

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