Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin hat ein neues kryptografisches Beweissystem diskutiert, das eine höhere Effizienz für Zero-Knowledge-Beweise erreichen soll.

In einem Blogbeitrag vom 29. April erläuterte Buterin ein System für hocheffiziente kryptografische Beweise über binäre Felder namens „Binius“, das im Vergleich zu herkömmlichen Beweissystemen wie zk-SNARKs erhebliche Leistungssteigerungen erzielen soll.

Binius zielt darauf ab, eine höhere Effizienz zu erreichen, indem Berechnungen direkt über einzelne Binärbits – Nullen und Einsen – statt über größere Zahlen durchgeführt werden.

Die Motivation hinter dem System liegt in den traditionellen kryptografischen Beweissystemen wie SNARKs (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) und STARKs (Scalable Transparent Argument of Knowledge), die mit größeren Zahlen wie 64-Bit- oder 256-Bit-Ganzzahlen arbeiten.

Die zugrunde liegenden Daten, die verarbeitet werden, bestehen oft aus kleinen Werten wie Zählern, Indizes und Booleschen Flags. Durch die direkte Verarbeitung von Bits kann Binius diese Daten jedoch effizienter verarbeiten, sagte Buterin.

Binius-Protokoll visualisiert. Quelle: Vitalik Buterin

Laut Buterin bietet das neue Beweissystem Verbesserungen wie die Darstellung von Daten als mehrdimensionaler „Hyperwürfel“ aus Bits und die Verwendung binärer „finiter Felder“, um effiziente Rechenoperationen an Bits und Bitfolgen zu ermöglichen.

Es wird außerdem ein spezieller Kodierungs- und Dekodierungsprozess eingesetzt, der die Daten auf Bitebene in eine für die „polynomische“ Verarbeitung und Merkle-Beweise geeignete Form umwandelt, wobei die Effizienzvorteile der Arbeit im Binärsystem erhalten bleiben.

Durch die Nutzung des Binärsystems werden erhebliche Leistungsverbesserungen für die Kernarithmetik ermöglicht, die den Kern kryptografischer Beweissysteme bildet, und komplexe kryptoökonomische Anwendungen werden effizienter und skalierbarer.

Polynome werden in zk-Beweisen häufig verwendet, um Daten und Berechnungen so zu kodieren, dass die Beweise verifiziert werden können, ohne die zugrunde liegenden Informationen preiszugeben (daher der Begriff „Zero Knowledge“).

Buterin demonstrierte das Binius-Protokoll mit komplexer Mathematik, die über den Rahmen dieses Artikels hinausgeht, um zu zeigen, wie es Daten kodiert, Beweise generiert und es Prüfern ermöglicht, diese Beweise effizient zu prüfen.

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Das Konzept wurde ursprünglich von den Kryptographen Benjamin E. Diamond und Jim Posen in einem Whitepaper aus dem Jahr 2023 mit dem Titel „Succinct Arguments over Towers of Binary Fields“ vorgeschlagen.

Insgesamt zielt Binius darauf ab, im Vergleich zu traditionelleren Beweissystemen erhebliche Leistungssteigerungen zu erzielen, insbesondere bei Berechnungen mit kleinen Werten und Operationen auf Bitebene.

„Ich erwarte in den kommenden Monaten viele weitere Verbesserungen bei den auf binären Feldern basierenden Beweistechniken“, schloss Buterin.

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