Verkle Tree For ETH

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Sin7y
2年前
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Verkle Tree的概念在2018年推出,本文将主要介绍VerkleTree的原理。

Verkle Tree作为ETH2.0升级的一个重要部分,其相比于Merkle Tree,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,Merkle Tree的proof大约需要1kB,而对于Verkle Tree, 它将小于150Bytes。

Verkle Tree的概念在2018年推出,具体的可以参考论文Verkle Tree;本文将主要介绍Verkle Tree的原理。

Merkle Tree 

Merkle Tree是一种常见的Accumulator,它可以用来证明某个元素存在于Accumulator中,如 下图所示:

Verkle Tree For ETH

如果想要证明(key: value)= (06: 32)在这个Tree中(绿⾊标记),那图中所有红色标记的 node都需要包含在Proof中,然后verifier根据图中所示的路径计算出Root,并和期望的Root(灰色标记)进行比较。

Verkle Tree For ETH

Verkle Trees - concept

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree For ETH

Basis

KZG for single point

Verkle Tree For ETH

因为s是有限域F上随机选取的⼀个点,因此,prover作恶成功的概率为 degree(Q)/P (Schwartz‒Zippel lemma)。

KZG for multi-points

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree - ETH

Verkle Tree For ETH

Compress for multi-polys

Verkle Tree For ETH

很明显,我们并不想让Verifier执行这么多次的配对操作(这个是昂贵的步骤)。因此,我们需 要进行一次Compress,具体如下:

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree For ETH

Verkle Tree For ETH

Key properties 

a. 该方案允许Prove任意个数的points,且Proof的大小是恒定的(一个承诺,⼀个proof: π ) 

b. yi 的值可不显式提供,因为它就是下一层值的hash; 

c. xi 的值可不显式提供,可以根据Key判断; 

d. 所用到的公开信息就是被证明的key/value对,和由下而上的没层级对应的承诺;

参考 

1. PCS multiproofs using random evaluation - Dankrad Feist;

2. Verkle trees - vitalik

3. Verkle Trees pape

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