LEA:W3.Hitchhiker：多项式承诺，正在重塑整个区块链_Terkehh

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：

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。

数据：某巨鲸于3个多小时前向币安转入1355万枚USDC:7月6日消息，据Lookonchain监测，3个多小时前，0x3555开头巨鲸地址向币安转入1355万枚USDC。该地址曾于6月16日在加密货币价格上涨之前将1100万枚USDT转入币安。今年，该地址从币安购买了83,815枚AAVE、86,976枚COMP和919,999枚UNI。该地址还曾在ETH上赚了200万美元，其以1520美元的均价买入10425枚ETH （约合1580万美元），并以1712美元的均价卖出10,408枚ETH （约合1780万美元）。[2023/7/6 22:21:55]

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

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。

Clearpool已完成其机构借贷平台Clearpool Prime的开发:4月4日消息，据官方博客，去中心化借贷协议Clearpool宣布已完成其机构借贷平台Clearpool Prime的开发，测试网版本已向用户开放。此外，Securitize iD已被选为Clearpool Prime的官方KYB提供商，客户入职流程已经开始，预计未来几周将提供第一笔贷款。

此前2月7日消息，Clearpool发布2023年路线图目标，计划在今年第一季度推出非托管机构借贷平台Clearpool Prime。2月13日消息，Clearpool选择在Polygon网络上部署其机构借贷平台Clearpool Prime。[2023/4/4 13:43:45]

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

数字支付平台Wirex、加密货币做市商B2C2已撤回向英FCA的注册申请?:1月30日消息，数字支付平台Wirex、加密货币做市商B2C2等在美国开展业务的加密公司已撤回向英国金融行为监管局（FCA）的注册申请。FCA高管Sarah Pritchard在本月早些时候的一封信中表示，85%寻求监管机构批准的公司无法证明他们符合规定的最低标准。

Pritchard补充称，作为注册流程的一部分，我们发现了与客户尽职调查、风险评估、交易和持续监控(以及)治理等关键控制相关的重大失误。FCA还怀疑，一些被拒绝的加密公司的负责人缺乏有效和安全运营业务所需的经验和知识。希望在英国开展业务的公司对现行制度表示不满，一些领导人表示，现行制度过于强调审查单个公司，而不是建立一套标准。[2023/1/30 11:35:45]

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。

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。

Coinbase成为多特蒙德足球俱乐部高级合作伙伴:金色财经报道，加密交易平台Coinbase与德国多特蒙德足球俱乐部（BVB）达成一项新的交易。根据新条款，Coinbase将作为BVB的高级合作伙伴，在Signal-Iduna-Park（俱乐部的主场）上推广其产品和服务，并为球队的员工提供加密教育计划。 BVB常务董事Carsten Cramer表示，合作将持续到6月底，但可能会根据加密货币行业的未来状况而延长。

去年7月，Coinbase开始与BVB建立合作关系，在俱乐部体育场的视频屏幕上投放广告，最近双方扩大了合作范围。 目前尚不清楚Coinbase花费了多少钱来达成这笔交易。（cryptopotato）[2023/1/22 11:26:05]

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

Reddit Avatar NFT持有地址总数量突破300万:金色财经报道，据Dune Analytics数据显示，Reddit于Polygon网络发行的NFT系列Reddit Collectible Avatar NFT持有地址总量突破300万，本文撰写时达到3,050,756个，单一NFT持有地址为2,993,747个，Reddit Collectible Avatar总量为3,409,936个。此外，Reddit Avatar NFT累计销售额已达到11,178,358美元，累计总销售量37,429笔。[2022/11/16 13:09:53]

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+3

y1，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1MiB

3.Blob以KZGCommitmentHash作为Hash，用于数据验证，作用和Merkle类似

4.节点同步链上的BlobTransaction后，Blob部分会在一段时间后过期删除

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Block

PortalNetwork

对StateTree的PoI有更高的性能要求

2.回顾DataAvailability里的?KZGcommitment

a.每个leaf都是polynomial上的点

b.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。

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