ICICLE 案例研究：利用 Brevis 加速 ZK 证明

ingonyama
发布于 2024-08-28 12:33
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Brevis 集成了 Ingonyama 的 ICICLE 加速库，显著提升了零知识证明的性能，特别是在多标量乘法（MSM）和数论变换（NTT）等关键操作上，实现了高达 70% 的加速。通过此次集成，Brevis 能够更高效地处理大规模数据集上的复杂计算，并扩展其在区块链领域的应用，例如数据驱动的 DeFi、zkBridges 和 zkDID 等。

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## 介绍

**Brevis** 是一种先进的 ZK 协处理器，它通过提供对区块链数据完整历史的无需信任的访问，从而增强去中心化应用程序的功能。与受限于区块链虚拟机局限性的传统系统不同，Brevis 可以无需信任地读取任何时间范围、任何区块链的状态、交易和收据。

Brevis 旨在支持数据驱动型 DeFi、zkBridges、zkDID 以及用户细分优化型游戏实时运营功能等数据丰富的用例，可以高效地处理任何大小的数据计算，并在任何区块链上无缝验证零知识 (ZK) 证明。

Brevis 需要高性能的 ZK 证明来突破智能合约的局限性，并显著降低实施复杂、数据密集型功能相关的成本，因此决定使用 Ingonyama 的 ICICLE 加速库。

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## **背景与动机**

传统的智能合约受到区块链虚拟机环境的限制，使其只能访问某些类型的数据，例如最近的区块或通过特定的“视图”函数提供的数据。这种狭窄的范围排除了存储在各种区块和区块链上的大量有价值的历史数据，使得去中心化应用程序无法以无需信任的方式利用这些数据。

即使可以访问这些数据，在链上存储和查询大型数据集的成本也很高，并且由于需要大量的计算能力和数据操作，智能合约难以执行复杂的数据驱动型功能，这在链上既耗费资源又很慢。

ZK 证明允许链下执行复杂的计算，只需在链上提交证明。通过集成 ICICLE，Brevis 能够加速其 ZK 证明，从而为数据驱动型功能开启新的可能性。借助这些超高效的加速证明，Brevis 可以快速对大型数据集执行复杂的计算，然后证明其正确性，而不会给区块链带来过多的计算成本负担。

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[ICICLE](https://github.com/ingonyama-zk/icicle)

## **ICICLE 的实施**

Brevis 在 **2023 年初** 将 ICICLE 集成到其运营中。由于 Brevis 依赖 Gnark 的 Groth16 进行 ZK 证明，因此 ICICLE 被集成到 Gnark 代码库中以加速证明计算。ICICLE 在加速 Multi-Scalar Multiplication (MSM) 和 Number Theoretic Transform (NTT) 等操作中发挥着关键作用，这两者在 Groth16 证明过程中都至关重要。

ICICLE 对 Brevis 来说，一个突出的特点是它支持多种椭圆曲线，包括 BLS12–377、BW6–761 和 BN254。此外，ICICLE 还引入了 Multi-GPU 功能，允许 Brevis 同时使用多个 NVIDIA GPU，从而显著加速了证明生成过程。

## 性能增强

将 ICICLE 集成到 Brevis 的 ZK 证明流程中带来了显著的性能提升。具体来说，与传统的基于 CPU 的计算相比，ICICLE 将 MSM 和 NTT 等关键操作加速了高达 70%。这种速度的显著提高不仅提高了 Brevis 运营的效率，而且还使得扩展 ZK 证明以处理更大的数据集和更复杂的计算成为可能，而不会牺牲性能。

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## 协作与支持

Brevis 和 Ingonyama 的 ICICLE 团队之间的合作非常高效且具有支持性。Ingonyama 提供了用于 GPU 利用的关键 CUDA 代码，这对于实现所需的性能改进至关重要。然后，Brevis 使用 CUDA 代码在 Gnark 中添加了必要的 Golang 代码。

在整个集成和实施阶段，团队紧密合作，提供响应迅速且协作的支持。Ingonyama 的协助在识别和解决集成过程中出现的错误方面尤其有价值。这种合作关系确保了 GPU 加速功能在 Brevis 系统中的顺利成功实施。

## 未来 ICICLE 利用计划

Brevis 对未来项目继续使用 ICICLE 抱有雄心勃勃的计划。一个关键目标是将 ICICLE 集成到他们的 Plonk 证明系统中，将其优势扩展到当前 Groth16 实施之外。预计这种集成将进一步提高证明生成性能，同时保持 GPU 卡上的低内存使用率，使系统更加高效和可扩展。

Brevis 对 ICICLE 的性能和 Ingonyama 的支持非常满意。展望未来，他们的目标是突破 ZK 证明在区块链生态系统中可能实现的界限。这包括持续优化 Multi-Scalar Multiplication (MSM) 和 Number Theoretic Transform (NTT) 计算，以实现更高的效率。到目前为止，他们在 ICICLE 方面的积极经验使他们对其未来创新的潜力充满信心。

## **最后的想法**

Brevis 对 ICICLE 的集成显著增强了他们的 ZK 证明流程，使他们能够以更高的效率和速度应对区块链领域的复杂挑战。

Brevis 和 Ingonyama 之间的合作在这方面发挥了重要作用，两个团队都对 ICICLE 的持续发展将带来的未来可能性感到兴奋。随着 Brevis 继续突破 ZK 技术可能实现的界限，ICICLE 仍将是他们战略的关键组成部分。

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介绍

Brevis 是一种先进的 ZK 协处理器，它通过提供对区块链数据完整历史的无需信任的访问，从而增强去中心化应用程序的功能。与受限于区块链虚拟机局限性的传统系统不同，Brevis 可以无需信任地读取任何时间范围、任何区块链的状态、交易和收据。

Brevis 需要高性能的 ZK 证明来突破智能合约的局限性，并显著降低实施复杂、数据密集型功能相关的成本，因此决定使用 Ingonyama 的 ICICLE 加速库。

背景与动机

ICICLE

ICICLE 的实施

Brevis 在 2023 年初 将 ICICLE 集成到其运营中。由于 Brevis 依赖 Gnark 的 Groth16 进行 ZK 证明，因此 ICICLE 被集成到 Gnark 代码库中以加速证明计算。ICICLE 在加速 Multi-Scalar Multiplication (MSM) 和 Number Theoretic Transform (NTT) 等操作中发挥着关键作用，这两者在 Groth16 证明过程中都至关重要。