Nova: Nuevo sistema de zk-SNARKs

Nova es un nuevo sistema de zk-SNARKs desarrollado por Microsoft, que utiliza sistemas de restricciones relajadas de rango 1 ( Relaxed Rank-1 Constraint Systems, tecnología Relaxed R1CS ), para mejorar la eficiencia y flexibilidad de las pruebas.

Ventajas de Nova

La principal ventaja de Nova radica en el uso de la tecnología R1CS relajada. Los sistemas R1CS tradicionales requieren el uso de una gran cantidad de aleatoriedad durante el proceso de prueba, lo que hace que la generación y verificación de pruebas sea un proceso complejo y que consume mucho tiempo. Nova, al utilizar R1CS relajada, permite el uso de menos aleatoriedad en la prueba, lo que mejora significativamente la eficiencia de la prueba.

Nova también admite el cálculo incremental, lo que permite calcular funciones complejas de forma gradual, sin necesidad de calcular toda la función de una sola vez. Esto es muy útil al tratar con grandes volúmenes de datos o cálculos complejos. Además, Nova también admite el cálculo polinómico, lo que le permite manejar tareas de prueba más complejas.

Desventajas de Nova

Aunque Nova tiene muchas ventajas, también presenta algunas desventajas:

1. Debido a que utiliza R1CS relajado, las pruebas de Nova pueden no ser tan robustas como las del sistema R1CS tradicional. R1CS relajado permite utilizar menos aleatoriedad, lo que puede reducir la seguridad de la prueba. Sin embargo, los desarrolladores de Nova han tomado medidas para abordar este problema, como el uso de algoritmos criptográficos más robustos y estrategias de prueba más complejas.

2. La implementación de Nova es relativamente compleja, lo que puede aumentar la dificultad de uso y mantenimiento. Nova utiliza muchas técnicas criptográficas avanzadas, como cálculos polinómicos, operaciones en grupos y oráculos aleatorios, y se necesita una comprensión profunda de estas técnicas para utilizar y modificar Nova de manera efectiva.

La importante posición de Nova en el campo de zk-SNARKs

Nova ocupa una posición importante en el campo de zk-SNARKs. Su aparición ha abierto nuevas vías para el desarrollo de zk-SNARKs. La tecnología R1CS relajada adoptada por Nova hace que el proceso de generación y verificación de pruebas sea más eficiente, lo cual es crucial para aplicaciones de zk-SNARKs a gran escala. Además, Nova también admite cálculos incrementales y cálculos polinómicos, lo que le permite manejar tareas de prueba más complejas y ampliar aún más el alcance de las aplicaciones de zk-SNARKs.

Interpretación del código fuente de Nova

La estructura principal del código fuente de Nova es la siguiente:

• src/bellperson/: Implementó la generación de R1CS( Rank-1 Constraint Systems).
• src/gadgets/: contiene herramientas para construir pruebas zk-SNARKs.
• src/provider/: Contiene el código de algunos proveedores, como la implementación de la función hash Keccak.
• src/spartan/: contiene el código relacionado con el protocolo Spartan.
• src/traits/: contiene algunos traits de Rust, utilizados para definir comportamientos comunes.

Las funciones de los principales módulos y archivos son las siguientes:

• bellperson/mod.rs: define las funciones relacionadas con la generación de R1CS.
• bellperson/r1cs.rs: define los dos traits NovaWitness y NovaShape, utilizados para obtener instancias R1CS, testigos, formas y claves de compromiso.
• bellperson/shape_cs.rs: define la estructura ShapeCS, que se utiliza para crear un sistema de restricciones de forma R1CS.
• bellperson/solver.rs: Define la estructura SatisfyingAssignment, utilizada para crear instancias R1CS y el sistema de restricciones del testigo.
• circuit.rs: define el circuito mejorado en el protocolo Nova, incluyendo el circuito de pasos y el circuito del verificador.
• constants.rs: Define algunas constantes, como el número de bits de desafío, el número de bits de hash, etc.
• errors.rs: Define los tipos de error que la biblioteca Nova puede devolver.
• nifs.rs: implementó el esquema de plegamiento no interactivo (NIFS).
• r1cs.rs: define los tipos y métodos relacionados con R1CS.
• spartan/math.rs: define el rasgo Math y su implementación para el tipo usize, que incluye algunas operaciones matemáticas básicas.
• spartan/mod.rs: Implementó el RelaxedR1CSSNARKTrait utilizando Spartan.
• spartan/polynomial.rs: Define los tipos y operaciones básicos relacionados con los polinomios.
• spartan/sumcheck.rs: Implementó el algoritmo Sumcheck en el protocolo Spartan.
• traits/circuit.rs: Define el rasgo StepCircuit, utilizado para la función de pasos en cálculos incrementales.
• traits/commitment.rs: define los rasgos relacionados con el compromiso ( commitment ).
• traits/evaluation.rs: Se define la característica EvaluationEngineTrait, utilizada para el motor de evaluación de polinomios.
• traits/mod.rs: Define algunos rasgos utilizados para operaciones criptográficas.
• traits/snark.rs: define el rasgo RelaxedR1CSSNARKTrait, utilizado para zk-SNARKs no interactivos y concisos (zkSNARK).

El código fuente de Nova implementa un sistema completo de zk-SNARKs, que incluye la generación de R1CS, la construcción de sistemas de restricciones, cálculos polinómicos, esquemas de compromiso, motores de evaluación y otros varios módulos. Estos módulos trabajan juntos para lograr funciones eficientes de generación y verificación de zk-SNARKs.