IBC中的vector commitment

Posted 2022-02-04 mutourend

1. 引言

vector commitment为：

• constant-size commitment
• binding commitment to an indexed vector of elements
• short membership and/or non-membership proofs for any indices & elements in the vector

Cosmos IBC中使用的vector commitment还额外要求具有：

• positionally binding属性：必须可证明 existence or nonexistence of values at specific positions (indices)。

IBC中的vector commitment主要用于保证：

• 链A上的特定状态变更可在链B上进行验证，vector commitment可 prove inclusion or non-inclusion of particular values at particular paths in state。

2. IBC中vector commitment相关定义

• “manager”：a vector commitment的manager，为负责从commitment中增减items的actor。该actor通常为某链的state machine。

• “prover”：为生成特定element inclusion 或 non-inclusion proof的actor，通常为a relayer。

• “verifier”：检查proof，以验证该commitment的manager 确实加了 或 确实没加某特定element 的actor。通常为运行在另一条链上的an IBC handler（实现了IBC的module）。

• “path and value”：commitments以"path and value"类型进行实例化，可为任意可序列化数据。

3. IBC vector commitment技术说明

3.1 数据类型

构建的commitment需遵循如下数据类型，必须为可序列化的：

• 1）Commitment State：为该commitment的full state，由 manager存储。
• 2）Commitment Root：commit to a particular commitment state 且应为constant-size的。
• 3）Commitment Path：为用于验证commitment proof的path，可构建为任意结构对象（由commitment类型决定），单必须使用applyPrefix计算。
• 4）Prefix：CommitmentPrefix中定义了a store prefix of the commitment proof。在path传送到proof verification函数之前，用于path。
  applyPrefix函数会根据参数构建新的commitment path，会在prefix参数中解析path参数。
  对于2个相同的 (prefix, path) tuples，applyPrefix(prefix, path) 必须返回相同的key。
  必须为每个Path实现applyPrefix，因为Path具有不同的详细结构。applyPrefix可接受多个CommitmentPrefix类型。
  applyPrefix返回的CommitmentPath不要求可序列化（比如，可为a list of tree node identifiers），但是要求可进行equality比较。
• 5）Proof：CommitmentProof表示了membership or non-membership for an element or set of elements，verifiable in conjunction with a known commitment root。 Proofs should be succinct。

3.2 必须实现的函数

commitment构建过程中必须实现以下函数。其中path为可序列化object，value为byte arrays：

type Path = string
type Value = []byte

• 1）初始化：generate函数会根据可能为空的初始path->value map 对应的commitment state来初始化。
• 2）计算root：calculateRoot函数为commitment state计算a constant-size commitment，用于验证proof。
• 3）增减元素：set函数用于设置commitment中某value的path。remove函数用于从commitment中移除某path和相应的value。
• 4）生成proof：createMembershipProof用于生成commitment中某特定path对应为某特定值 的 proof。createNonMembershipProof函数用于生成commitment中任意值均未设定该commitment path 的proof。
• 5）验证proof：verifyMembership用于验证proof 中某特定path对应为commitment内某特定值。verifyNonMembership 用于验证proof中某coMmitment path不对应commitment中任意值。
• 6）可选函数：batchVerifyMembership 验证多个path 与 多个value之间的关系。batchVerifyNonMembership 验证多个path 均不对应commitment中任意值的关系。这两个函数应分别与verifyMembership 和 verifyNonMembership 这两个函数的验证结果一致。batch方法可能比单一验证方法效率更高。

4. IBC vector commitment属性

IBC vector commitment具有如下属性：

• 1）完备性
• 2）可靠性
• 3）position binding

5. 相关论文参考

相关论文参考有：

• Vector Commitments and their Applications
• Commitments with Applications to Anonymity-Preserving Revocation
• Batching Techniques for Commitments with Applications to IOPs and Stateless Blockchains

参考资料

[1] ics-023-vector-commitment