基於以太坊等共識協議的分散式證明生成規範

概述

本規範定義了一個與以太坊（或任何共識協議）整合的分散式證明生成協議，引入了兩個不同的角色：

• 驗證者：現有的以太坊驗證者，參與區塊共識並驗證提交的零知識證明。
• 證明者：一個新角色，獨立於驗證者，負責使用GPU生成零知識證明。證明者需要與以太坊驗證者分開進行質押。

該系統旨在透過激勵性的多階段協議（T1–T5）確保及時、冗餘和可驗證的證明生成。

變數

// 數字需要調整，這只是一些初步想法。
PROVERS_PER_PROOF = 200
PROVERS_PER_AGGPROOF = 5
REWARD_FULL_PROOF_PROVER_T1 = 9000 // 如果在T1階段提交有效的完整證明，每個選定的證明者獲得的獎勵。
REWARD_FULL_PROOF_SENDER_T1 = 50 // 在T1階段提交有效完整證明的證明者獲得的額外獎勵。
REWARD_FULL_PROOF_VALIDATOR_T1 = 1000
REWARD_T1_VALIDATOR = 3
PENALTY_T1_PROVER = -1
REWARD_FULL_PROOF_PROVER_T2 = 8000
REWARD_FULL_PROOF_SENDER_T2 = 40
REWARD_FULL_PROOF_VALIDATOR_T2 = 900
REWARD_T2_VALIDATOR = 3
PENALTY_T2_PROVER = -3
REWARD_PROVER_REUSING_T3 = 40
REWARD_PROVER_REUSED_T3 = 40
REWARD_PROVER_T3 = 50
REWARD_VALIDATOR_T3 = 1
PENALTY_PROVER_T3 = -1
PENALTY_PROVER_NOTREUSED_T3 = -1
REWARD_PROVER_REUSING_T4 = 30
REWARD_PROVER_REUSED_T4 = 30
REWARD_PROVER_T4 = 40
REWARD_VALIDATOR_T4 = 1
PENALTY_PROVER_T4 = -2
PENALTY_PROVER_NOTREUSED_T4 = -1
REWARD_PROVER_REUSING_T5 = 20
REWARD_PROVER_REUSED_T5 = 20
REWARD_PROVER_T5 = 40
REWARD_VALIDATOR_T5 = 1
PENALTY_PROVER_T5 = -4
PENALTY_PROVER_NOTREUSED_T5 = -1
REWARD_AGG_PROOF_PROVER = 50
REWARD_AGG_PROOF_VALIDATOR = 3

證明者選擇和分配

• 對於每個新區塊，使用如RANDAO等機制選擇一個確定性隨機的證明者子集。
• 選定的證明者數量取決於區塊的gas使用情況：

num_provers_selected = Min(PROVERS_PER_PROOF, availableProvers / 2)

• 每個選定的證明者被隨機分配一組部分證明（子任務）生成，並具有冗餘因子：

num_airs_assigned = (num_of_partial_proofs / num_provers_selected) * redundancy_factor

• 每個選定證明者的分配partial_proofs在計數和計劃階段後以隨機確定性方式確定。
• 具有有效提交歷史的證明者可能在未來輪次中具有增加的（但有界的）被選擇機率。
• 一個證明者一次只能被分配到一個證明。

多階段證明生成

T1：挑戰承諾階段

• 所有選定的證明者必須：

  • 承諾簽名的挑戰（例如，他們負責構建的子AIR的多項式承諾）。
  • 可選提交完整證明。

• 每個證明者只允許一筆交易。證明必須包括證明者的公鑰作為公共輸出，以防止證明被盜。

激勵：

• 如果在T1階段提交有效的完整證明：

  • 每個選定的證明者獲得REWARD_FULL_PROOF_PROVER_T1。
  • 驗證者獲得REWARD_FULL_PROOF_VALIDATOR_T1。
  • 提交證明的證明者額外獲得REWARD_FULL_PROOF_SENDER_T1。

• 否則：

  • 驗證者獲得REWARD_T1_VALIDATOR × 有效承諾數。
  • 未能承諾的證明者受到PENALTY_T1_PROVER。

T2：部分證明提交階段

• 所有選定的證明者必須：
  • 提交他們的部分證明，引用T1階段的挑戰。
  • 可選提交完整證明。

激勵：

• 如果提交有效的完整證明：

  • 每個選定的證明者獲得REWARD_FULL_PROOF_PROVER_T2。
  • 驗證者獲得REWARD_FULL_PROOF_VALIDATOR_T2。
  • 提交證明的證明者額外獲得REWARD_FULL_PROOF_SENDER_T2。

• 否則：

  • 提交有效部分證明的證明者獲得REWARD_T2_PROVER。
  • 提交失敗的證明者受到PENALTY_T2_PROVER。
  • 驗證者獲得REWARD_T2_VALIDATOR × 有效部分證明數。

T3：完整證明聚合階段

• 任何證明者可以提交完整證明，包括總結重用部分證明的布隆雜湊。

獎勵：

• REWARD_PROVER_REUSING_T3 × 重用的部分證明
• REWARD_PROVER_REUSED_T3 × 被他人重用的次數
• PENALTY_PROVER_NOTREUSED_T3 × 未被他人重用的次數
• 如果提交了多個有效的完整證明，上述獎勵將在它們之間平均。
• 提交證明的證明者獲得REWARD_PROVER_T3。
• 驗證者獲得REWARD_VALIDATOR_T3 × 有效完整證明數。
• 未參與的證明者受到PENALTY_PROVER_T3。

T4 / T5：備用聚合階段

• 如果T3未能完成有效證明：
  • 進入T4，如有需要則進入T5。
  • 使用相同或新的證明者集重試（如果T5失敗）。
  • 獎勵/懲罰與T3相同，但按定義的百分比調整（降低/提高）。

多子區塊擴充套件（Gigagas）

• 子區塊數量受系統上限和證明者可用性限制。
• 每個子區塊分配一個證明者集。上述協議獨立應用於每個子區塊。
• 選擇一組PROVERS_PER_AGGPROOF證明者將子區塊聚合成完整區塊。

在T1階段：

• 選定的證明者可以提交區塊的聚合證明。

激勵：

• 每個聚合器證明者獲得REWARD_AGG_PROOF_PROVER。
• 包含聚合證明的每個驗證者獲得REWARD_AGG_PROOF_VALIDATOR。