Nova: Нова система zk-SNARKs

Nova є новою системою zk-SNARKs, розробленою компанією Microsoft, яка використовує розслаблену рангову обмежувальну систему (Relaxed Rank-1 Constraint Systems, Relaxed R1CS) технологію для підвищення ефективності та гнучкості доказів.

Переваги Nova

Основна перевага Nova полягає в використанні розслабленої технології R1CS. Традиційні системи R1CS вимагають використання великої кількості випадковості в процесі доказу, що ускладнює та затягує процес генерації та перевірки доказів. Nova, використовуючи розслаблену R1CS, дозволяє використовувати менше випадковості в доказі, що значно підвищує ефективність доказів.

Nova також підтримує інкрементальні обчислення, що дозволяє поступово обчислювати складні функції без необхідності одноразового обчислення всієї функції. Це дуже корисно при обробці великих обсягів даних або складних обчислень. Крім того, Nova також підтримує поліно́міальні обчислення, що дозволяє вирішувати більш складні завдання доведення.

Недоліки Nova

Хоча Nova має багато переваг, вона також має деякі недоліки:

1. Через використання розслаблених R1CS, докази Nova можуть бути не такими потужними, як традиційні системи R1CS. Розслаблені R1CS дозволяють використовувати менше випадковості, що може знизити безпеку доказів. Проте, розробники Nova вжили заходів для вирішення цієї проблеми, таких як використання більш потужних криптографічних алгоритмів і більш складних стратегій доказів.

2. Реалізація Nova є відносно складною, що може ускладнити використання та обслуговування. Nova використовує багато складних криптографічних технологій, таких як обчислення багаторазових поліномів, групові операції та випадкові оракули, які вимагають глибокого розуміння цих технологій для ефективного використання та модифікації Nova.

Важлива роль Nova в області zk-SNARKs

Nova займає важливе місце в сфері zk-SNARKs. Її поява відкрила нові шляхи для розвитку zk-SNARKs. Використана Nova технологія розслаблених R1CS робить процес генерації та перевірки доказів більш ефективним, що є критично важливим для масштабних застосувань zk-SNARKs. Крім того, Nova також підтримує інкрементні обчислення та поліноміальні обчислення, що дозволяє обробляти більш складні завдання доказів і ще більше розширює сферу застосування zk-SNARKs.

Аналіз коду Nova

Основна структура вихідного коду Nova виглядає так:

• src/bellperson/: реалізовано генерацію R1CS( Rank-1 Constraint Systems).
• src/gadgets/: містить інструменти для створення zk-SNARKs.
• src/provider/: містить деякі коди постачальників, такі як реалізація хеш-функції Keccak.
• src/spartan/: містить код, пов'язаний з протоколом Spartan.
• src/traits/: містить деякі Rust traits, які використовуються для визначення загальної поведінки.

Основні модулі та функції файлів такі:

• bellperson/mod.rs: визначає функції, пов'язані з генерацією R1CS.
• bellperson/r1cs.rs: визначає два trait NovaWitness та NovaShape, які використовуються для отримання R1CS екземпляра, свідка, форми та ключа комітменту.
• bellperson/shape_cs.rs: визначає структуру ShapeCS, яка використовується для створення системи обмежень форми R1CS.
• bellperson/solver.rs: визначає структуру SatisfyingAssignment, яка використовується для створення R1CS екземплярів та системи обмежень свідка.
• circuit.rs: визначає покращене коло в протоколі Nova, включаючи крокове коло та коло перевірника.
• constants.rs: визначає деякі константи, такі як кількість біт для виклику, кількість біт для хешу тощо.
• errors.rs: визначає типи помилок, які можуть повертатися бібліотекою Nova.
• nifs.rs: реалізовано неінтерактивну схему згортання (NIFS).
• r1cs.rs: визначає типи та методи, пов'язані з R1CS.
• spartan/math.rs: визначає Math трейт та його реалізацію для типу usize, включає деякі основні математичні операції.
• spartan/mod.rs: реалізує RelaxedR1CSSNARKTrait з використанням Spartan.
• spartan/polynomial.rs: визначає основні типи та операції, пов'язані з поліномами.
• spartan/sumcheck.rs: реалізує алгоритм Sumcheck у протоколі Spartan.
• traits/circuit.rs: визначає властивість StepCircuit, яка використовується для функції кроку інкрементного обчислення.
• traits/commitment.rs: визначає характеристики, пов'язані з зобов'язанням ( commitment ).
• traits/evaluation.rs: визначає EvaluationEngineTrait, який використовується для оцінки поліноміального двигуна.
• traits/mod.rs: визначає деякі риси для криптографічних операцій.
• traits/snark.rs: визначає властивість RelaxedR1CSSNARKTrait, що використовується для zk-SNARKs (.

Джерельний код Nova реалізує повну систему zk-SNARKs, що включає в себе генерацію R1CS, побудову системи обмежень, обчислення многочленів, схему зобов'язання, двигун оцінки та інші модулі. Ці модулі працюють разом, реалізуючи ефективну генерацію та верифікацію zk-SNARKs.