Rust零知识证明库p3-uni-stark的使用:高性能STARK协议实现与通用验证框架
use p3_uni_stark::{StarkConfig, UniStark};
use p3_field::PrimeField32;
use p3_matrix::dense::RowMajorMatrix;
use p3_commit::ExtensionMmcs;
use p3_symmetric::compression::TruncatedPermutation;
use p3_symmetric::hasher::SerializingHasher;
use p3_poseidon2::Poseidon2;
use p3_baby_bear::BabyBear;
// 定义一个简单的计算轨迹示例
fn main() {
// 使用BabyBear域
type F = BabyBear;
type Val = F;
// 创建Poseidon2哈希器用于Merkle树构建
let poseidon2 = Poseidon2::new();
let hasher = TruncatedPermutation::new(poseidon2, 4);
let serializing_hasher = SerializingHasher::new(hasher);
// 配置STARK参数
let config = StarkConfig::new(serializing_hasher);
// 创建示例计算轨迹(这里使用简单的斐波那契数列)
let trace = create_fibonacci_trace::<F>();
// 初始化UniStark证明系统
let stark = UniStark::new(config);
// 生成证明
let proof = stark.prove(&trace);
// 验证证明
let verified = stark.verify(&proof);
println!("Proof verified: {}", verified);
}
// 创建斐波那契数列计算轨迹
fn create_fibonacci_trace<F: PrimeField32>() -> RowMajorMatrix<F> {
let n = 10; // 轨迹长度
let mut data = Vec::with_capacity(n * 2);
// 初始化斐波那契数列前两个值
let mut a = F::one();
let mut b = F::one();
for i in 0..n {
if i == 0 || i == 1 {
data.push(F::one());
data.push(F::one());
} else {
let next = a + b;
data.push(a);
data.push(b);
a = b;
b = next;
}
}
// 创建行主序矩阵
RowMajorMatrix::new(data, 2)
}
这个示例展示了如何使用p3-uni-stark库创建一个简单的STARK证明系统,包括:
- 配置STARK参数和哈希器
- 创建计算轨迹(斐波那契数列)
- 生成证明
- 验证证明
注意:实际使用时需要根据具体应用场景调整轨迹生成逻辑和约束系统。
完整示例demo:
use p3_uni_stark::{StarkConfig, UniStark};
use p3_field::PrimeField32;
use p3_matrix::dense::RowMajorMatrix;
use p3_symmetric::compression::TruncatedPermutation;
use p3_symmetric::hasher::SerializingHasher;
use p3_poseidon2::Poseidon2;
use p3_baby_bear::BabyBear;
fn main() {
// 使用BabyBear域
type F = BabyBear;
// 创建Poseidon2哈希器
let poseidon2 = Poseidon2::new();
let hasher = TruncatedPermutation::new(poseidon2, 4);
let serializing_hasher = SerializingHasher::new(hasher);
// 配置STARK参数
let config = StarkConfig::new(serializing_hasher);
// 创建斐波那契数列计算轨迹
let trace = create_fibonacci_trace::<F>();
// 初始化UniStark证明系统
let stark = UniStark::new(config);
// 生成证明
let proof = stark.prove(&trace);
// 验证证明
let verified = stark.verify(&proof);
println!("证明验证结果: {}", verified);
}
// 创建斐波那契数列计算轨迹函数
fn create_fibonacci_trace<F: PrimeField32>() -> RowMajorMatrix<F> {
let n = 10; // 轨迹长度
let mut data = Vec::with_capacity(n * 2);
// 初始化斐波那契数列前两个值
let mut a = F::one();
let mut b = F::one();
for i in 0..n {
if i == 0 || i == 1 {
// 前两个位置都填充1
data.push(F::one());
data.push(F::one());
} else {
// 计算下一个斐波那契数
let next = a + b;
data.push(a);
data.push(b);
a = b;
b = next;
}
}
// 创建2列的行主序矩阵
RowMajorMatrix::new(data, 2)
}
1 回复
Rust零知识证明库p3-uni-stark的使用指南
概述
p3-uni-stark是一个高性能的STARK(可扩展透明知识论证)协议实现库,专为Rust语言设计。该库提供了通用的零知识证明验证框架,支持高效的证明生成和验证过程。
主要特性
- 高性能STARK协议实现
- 通用验证框架设计
- 支持自定义约束系统
- 提供简洁的API接口
- 内存安全的Rust实现
安装方法
在Cargo.toml中添加依赖:
[dependencies]
p3-uni-stark = "0.1"
基本使用方法
1. 创建证明系统
use p3_uni_stark::{StarkConfig, StarkProver};
fn main() {
// 使用默认配置创建证明系统
let config = StarkConfig::default();
let prover = StarkProver::new(config);
}
2. 定义计算轨迹
use p3_uni_stark::{TraceTable, StarkConstraintSystem};
fn create_trace() -> TraceTable {
// 创建4列8行的轨迹表
let mut trace = TraceTable::new(4, 8);
// 填充计算轨迹数据
// 这里可以添加具体的轨迹数据填充逻辑
trace
}
3. 生成证明
let trace = create_trace();
// 生成零知识证明
let proof = prover.prove(&trace).unwrap();
4. 验证证明
// 验证证明的有效性
let is_valid = prover.verify(&proof, &trace);
println!("Proof valid: {}", is_valid);
高级用法示例
自定义约束系统
use p3_uni_stark::{StarkConstraintSystem, Constraint};
// 自定义约束系统结构体
struct CustomConstraints;
impl StarkConstraintSystem for CustomConstraints {
fn constraints(&self) -> Vec<Constraint> {
vec![
// 创建示例约束:vars[0] * vars[1] - vars[2]
Constraint::new("example_constraint", |vars| {
vars[0] * vars[1] - vars[2]
})
]
}
}
配置优化参数
use p3_uni_stark::{StarkConfig, OptimizationLevel};
// 配置高性能优化级别
let config = StarkConfig {
optimization: OptimizationLevel::High,
..Default::default()
};
完整示例demo
use p3_uni_stark::{StarkConfig, StarkProver, TraceTable, StarkConstraintSystem, Constraint, OptimizationLevel};
// 自定义约束系统
struct FibonacciConstraints;
impl StarkConstraintSystem for FibonacciConstraints {
fn constraints(&self) -> Vec<Constraint> {
vec![
// 斐波那契数列约束:a_{n+2} = a_{n+1} + a_n
Constraint::new("fibonacci_constraint", |vars| {
vars[2] - vars[1] - vars[0]
})
]
}
}
fn main() {
// 配置证明系统
let config = StarkConfig {
optimization: OptimizationLevel::High,
..Default::default()
};
let prover = StarkProver::new(config);
// 创建斐波那契数列计算轨迹
fn create_fibonacci_trace() -> TraceTable {
let mut trace = TraceTable::new(3, 10); // 3列10行
// 初始化前两个斐波那契数
trace.set(0, 0, 0.into());
trace.set(1, 0, 1.into());
// 计算并填充后续的斐波那契数
for i in 2..10 {
let prev_prev = trace.get(0, i-2);
let prev = trace.get(1, i-1);
let current = prev_prev + prev;
trace.set(0, i, prev_prev);
trace.set(1, i, prev);
trace.set(2, i, current);
}
trace
}
// 生成计算轨迹
let trace = create_fibonacci_trace();
// 生成证明
let proof = prover.prove(&trace).unwrap();
// 验证证明
let is_valid = prover.verify(&proof, &trace);
println!("斐波那契证明验证结果: {}", is_valid);
// 使用自定义约束系统
let custom_constraints = FibonacciConstraints;
println!("自定义约束系统已创建");
}
性能优化建议
- 使用适当的轨迹大小
- 选择合适的约束复杂度
- 利用并行处理功能
- 配置合理的优化级别
注意事项
- 确保计算轨迹的正确性
- 合理设置安全参数
- 注意内存使用情况
- 定期更新到最新版本
该库提供了完整的STARK协议实现,适用于需要零知识证明的各种应用场景。