在零知识证明(ZKP)系统中,传统证明生成过程往往需要缓冲整个多项式,导致内存消耗达到 O (T),其中 T 为电路规模。这限制了大规模 ZK 电路在普通硬件上的部署,尤其在内存受限的环境中。部分和查找论证(lookup arguments with partial sums)提供了一种高效优化路径,通过约束聚合和流式处理,将内存需求降至二次方 O (√T),显著提升了实用性。
部分和查找论证的核心在于利用部分和机制聚合电路约束。在 ZK 电路中,查找论证允许证明者高效验证值是否属于预定义表,而无需逐一检查所有约束。引入部分和后,这些约束可以被累积成时间有序的流式累加器,例如置换累加器 Z。该机制将全电路约束分解为块状处理,每个块仅需有限内存。通过在线转换残差流 R 到商多项式 Q,避免了完整多项式的存储。证据显示,这种设计在 BN254 曲线上的 KZG 承诺系统中有效,证明生成仅需 O (√T) 活跃工作集。
具体而言,流式证明器采用五阶段管道:首先可选提交选择器和固定列;其次,逐块流式处理线(wires),使用阻塞 IFFT 将评估点转换为系数块,馈入 PCS 聚合器;然后,更新置换累加器 Z,发出时间有序列;接着,基于 Z_H (X) = X^N - 1 在线构建 Q;最后,进行 KZG 开承诺验证。聚合仅 Fiat-Shamir 挑战确保了安全性,而不需全域缓冲。该方法支持评估基和系数基两种提交方式,适用于不同电路结构。
工程实现中,关键参数选择直接影响性能和内存。块大小 b_blk 应设为约√T,例如 T=1024 时 b_blk=32,确保子线性空间。寄存器数 k 决定 AIR 复杂度,通常从 3 开始,根据电路扩展。域大小需对齐 2 的幂,根 ω 默认为原域生成元。Basis 选择:评估基适合域对齐线,系数基优化系数流处理。阈值方面,内存上限可监控为 O (b_blk * k * log T),超时阈值设为 T * log T 操作周期,回滚策略为减小 b_blk 重试。
可落地清单包括:1. 实现 Restreamer trait,从自定义存储(如磁盘)馈入行数据,保持 O (b_blk) 内存。2. 确保置换 / 查找逻辑时间单调递增,累加器 Z 在线更新。3. 集成阻塞 IFFT 辅助,块对齐域产生系数瓦片。4. 对于开承诺,优先系数流路径,内部适配评估流。5. 使用 BLAKE3 到场的域分离转录,始终强制配对检查。6. 生产环境加载可信 SRS 文件,开发时用确定性 SRS 测试。7. 监控峰值内存和证明时间,调整 b_blk 以平衡。
风险管理需注意 KZG 承诺依赖毒性 SRS,建议使用多方计算生成。Fiat-Shamir 假设下,聚合挑战可能引入音错误,阈值设为 2^{-80} 安全水平。回滚时,fallback 到全缓冲模式,但仅限小规模。
总之,部分和查找论证通过流式聚合革新 ZK 证明内存使用,支持低端硬件大规模应用。该技术已在 Rust 实现中验证,未来可扩展至 Pallas 曲线等。(字数:912)