論文の概要: Enhancing Ethereum's Security with LUMEN, a Novel Zero-Knowledge Protocol Generating Transparent and Efficient zk-SNARKs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.14159v1
- Date: Fri, 10 Nov 2023 16:53:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 11:38:03.609436
- Title: Enhancing Ethereum's Security with LUMEN, a Novel Zero-Knowledge Protocol Generating Transparent and Efficient zk-SNARKs
- Title（参考訳）: EthereumのセキュリティをLUMENで強化する - 透明かつ効率的なzk-SNARKを生成する新しいゼロ知識プロトコル
- Authors: Yunjia Quan,
- Abstract要約: 本稿では,zk-SNARKを効率よく,透過的にコンパイルする新しい対話型オラクル証明プロトコルを提案する。
現在使用されているzk-SNARKは信頼性の高いセットアップセレモニーに依存しており、参加者のグループはトランザクションに関する秘密情報を使用して、zk-SNARKを検証するのに必要な公開パラメータを生成する。
私の実装では、既存の透明zk-SNARKの効率を超え、透明でないzk-SNと同等のLUMEN(証明サイズ、証明時間、検証時間)の効率が明らかにされた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper proposes a novel recursive polynomial commitment scheme (PCS) and a new polynomial interactive oracle proof (PIOP) protocol, which compile into efficient and transparent zk-SNARKs (zero-knowledge succinct non-interactive arguments of knowledge). The Ethereum blockchain utilizes zero-knowledge Rollups (ZKR) to improve its scalability (the ability to handle a large number of transactions), and ZKR uses zk-SNARKs to validate transactions. The currently used zk-SNARKs rely on a trusted setup ceremony, where a group of participants uses secret information about transactions to generate the public parameters necessary to verify the zk-SNARKs. This introduces a security risk into Ethereum's system. Thus, researchers have been developing transparent zk-SNARKs (which do not require a trusted setup), but those are not as efficient as non-transparent zk-SNARKs, so ZKRs do not use them. In this research, I developed LUMEN, a set of novel algorithms that generate transparent zk-SNARKs that improve Ethereum's security without sacrificing its efficiency. Various techniques were creatively incorporated into LUMEN, including groups with hidden orders, Lagrange basis polynomials, and an amortization strategy. I wrote mathematical proofs for LUMEN that convey its completeness, soundness and zero-knowledgeness, and implemented LUMEN by writing around $8000$ lines of Rust and Python code, which conveyed the practicality of LUMEN. Moreover, my implementation revealed the efficiency of LUMEN (measured in proof size, proof computation time, and verification time), which surpasses the efficiency of existing transparent zk-SNARKs and is on par with that of non-transparent zk-SNARKs. Therefore, LUMEN is a promising solution to improve Ethereum's security while maintaining its efficiency.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、新しい再帰多項式コミットメントスキーム(PCS)と新しい多項式対話型オラクル証明(PIOP)プロトコルを提案する。
Ethereumブロックチェーンはゼロ知識ロールアップ(ZKR)を使用してスケーラビリティ(多数のトランザクションを処理する能力)を改善し、ZKRはZk-SNARKを使用してトランザクションを検証する。
現在使用されているzk-SNARKは信頼性の高いセットアップセレモニーに依存しており、参加者のグループはトランザクションに関する秘密情報を使用して、zk-SNARKを検証するのに必要な公開パラメータを生成する。
これはEthereumのシステムにセキュリティリスクをもたらす。
このように、研究者は透明なzk-SNARK(信頼性の高いセットアップを必要としない)を開発してきたが、それらは非透明なzk-SNARKほど効率的ではないため、ZKRはそれを使わない。
本研究では,イーサリアムの安全性を向上させるために,その効率を犠牲にすることなく,透明なzk-SNARKを生成する新しいアルゴリズムであるLUMENを開発した。
LUMENには、隠された順序を持つグループ、ラグランジュ基底多項式、そして償却戦略を含む様々な技術が創造的に取り入れられた。
LUMENの完全性、健全性、ゼロ知識を伝達する数学的証明を書き、約8000ドルのRustとPythonのコードを書き、LUMENの実用性を伝えることでLUMENを実装しました。
さらに, 既存の透明zk-SNARKの効率を超越し, 非透明zk-SNARKの効率に匹敵するLUMEN(証明サイズ, 証明計算時間, 検証時間)の効率を明らかにした。
したがって、LUMENはその効率を維持しながらEthereumのセキュリティを改善するための有望なソリューションである。
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