1. 引言
JENS ERNSTBERGER等人2023年论文《zk-Bench: A Toolset for Comparative Evaluation and Performance Benchmarking of SNARKs》。
zk-Bench,定位为:
- 定位为首个公钥密码学性能评估基准测试框架和工具,重点关注通用ZKP系统的实测评估。
现有其它性能评估工具:
- 1)https://github.com/anoma/zkp-compiler-shootout:评估了RISC0、Miden、Triton、Plonk、Halo2等。
- 2)https://github.com/delendum-xyz/zk-benchmarking:评估了RISC0和Miden。
当前,使用zk-Bench:
- 1)收集了9个库所实现的13条不同椭圆曲线数据
- 2)评估了ZKP开发的5个工具
- 3)提供了Plonk证明系统驱动的密码学协议的评估工具,对达百万级电路的精度为6%-32%
zk-Bench架构中包含3大部分:
- 1)arithmetic backend:算术化后端,覆盖了有限域运算和椭圆曲线运算。
- 2)circuit backend:电路后端
- 3)dual frontend:双前端:
- 3.1)Zkalc:为JavaScript库和公开网站:用于:
- 评估密码学运算的执行时间
- 不同库和编程语言的性能对比,并图示
- 3.2) zk-Harness:为web应用。以展示每种ZKP开发工具或库,在不同负载下的计算时长、内存、proof size。
- 3.1)Zkalc:为JavaScript库和公开网站:用于:
ZKP系统中包含3大类算法:
- 1) S e t u p ( p p ) − > ( p k , v k ) Setup(pp)->(pk,vk) Setup(pp)−>(pk,vk):以公共参数 p p pp pp为输入,计算并输出证明密钥 p k pk pk和验证密钥 v k vk vk。
- 2) P r o v e ( p k , x , w ) − > π Prove(pk,x,w)->\pi Prove(pk,x,w)−>π:以证明密钥 p k pk pk、instance x x x、witness w w w为输入,有 ( x , w ) ∈ R (x,w)\in\mathcal{R} (x,w)∈R,计算并输出proof π \pi π。
- 3) V e r i f y ( v k , x , π ) − > 0 / 1 Verify(vk,x,\pi)->0/1 Verify(vk,x,π)−>0/1:以验证密钥 v k vk vk、instance x x x、proof π \pi π为输入,若该proof有效,则输出1,否则输出0。
其中:
- 绿色边框:表示前端。前端操作有:
- Circuit
- Constraint System
- Witness Generation
- 红色边框:表示后端。后端操作有:
- Setup
- Prover
- Verifier
- 灰色背景:表示公开输入
- 蓝色背景:表示秘密输入
- 实线边框:表示链下操作
- 虚线边框:表示链上操作
ZKP系统中,相同的运算,可具有不同的表示形式:
- R1CS
- Plonkish
不同算术库和椭圆曲线的性能对比为:
所用的各种测试机器配置情况为:
不同库的BN254和BLS12-381基础运算(Field Addition和Field Multiplication)性能对比为:
ZKP bench系列博客
- 为何需关注各ZKP方案的benchmarks?
- zkVM设计性能分析