基於憑證嘅設備註冊方案：喺DePIN網絡中應用零知識證明

2.1 DePIN嘅信任缺口

DePINs依賴鏈下設備數據（例如感測器讀數、位置證明）去觸發鏈上代幣獎勵。咁樣造成咗一個可驗證性嘅鴻溝。區塊鏈無法自主驗證一個報告「50 Mbps頻寬」嘅設備係咪真係擁有呢個頻寬，或者一個感測器係咪經過校準並放置喺聲稱嘅位置。目前嘅狀態通常涉及對預言機或設備擁有者嘅盲目信任，呢個係一個中心化嘅故障點。

2.2 鏈上與鏈下驗證嘅兩難

先前嘅解決方案呈現出一種取捨：

• 鏈上驗證：直接喺鏈上儲存同檢查設備憑證（例如來自製造商嘅簽署證書）係透明嘅，但會洩露潛在嘅商業機密或個人數據（例如確切硬件規格、序號、擁有者身份）。
• 鏈下驗證：將驗證邏輯保留喺鏈下（例如喺一個可信嘅預言機度）可以保護私隱，但重新引入咗DePINs旨在消除嘅中心化同信任假設。

論文將此確定為核心問題：點樣喺保持憑證屬性機密性嘅同時，進行無信任、去中心化嘅設備憑證驗證？

3.1 系統模型與架構

CDR框架引入咗一個涉及四個關鍵角色嘅邏輯流程：

1. 發行者：一個可信實體（例如設備製造商、認證機構），負責發行證明設備屬性嘅可驗證憑證。
2. 設備/證明者：持有VC嘅實體設備（或其擁有者），必須喺註冊期間證明憑證有效性。
3. 智能合約/驗證者：定義註冊政策（例如「設備必須有≥8GB RAM」）並驗證ZK證明嘅鏈上邏輯。
4. DePIN網絡：喺成功註冊後接納設備嘅更廣泛應用。

3.2 零知識證明（ZKPs）嘅角色

ZKPs係解決呢個兩難嘅密碼學引擎。一個設備可以生成一個證明 $\pi$，令智能合約相信以下陳述：「我擁有一個來自發行者X嘅有效憑證，而且該憑證內嘅屬性滿足政策Y（例如RAM > 8GB），而無需揭露實際憑證或特定屬性值。」 咁樣就可以喺完美私隱下執行政策。

4.1 證明系統選擇：Groth16 對比 Marlin

論文評估咗兩個著名嘅zkSNARK系統：

• Groth16：一個基於配對嘅高效證明系統，以證明體積細同驗證速度快而聞名。然而，佢需要為每個電路進行可信設置。
• Marlin：一個較新嘅通用且可更新嘅SNARK。佢使用通用結構化參考字串（SRS），允許為許多唔同電路進行單一可信設置，提供更大靈活性。

4.2 實驗結果與效能取捨

實驗揭示咗一個關鍵嘅工程取捨，如下面概念圖所示：

6.1 數學公式化

CDR嘅核心ZK陳述可以公式化。設：

• $C$ 為設備嘅憑證，一個來自發行者 $I$ 嘅簽署數據結構：$C = \{attr_1, attr_2, ..., sig_I\}$。
• $\Phi$ 為發行者 $I$ 嘅公開驗證密鑰。
• $\mathcal{P}$ 為公開註冊政策（例如 $attr_{ram} > 8$）。
• $w = (C, private\_attrs)$ 為證明者嘅私有見證。

設備為關係 $R$ 生成一個zkSNARK證明 $\pi$：

$R = \{ (\Phi, \mathcal{P}; w) : \text{VerifySig}(\Phi, C) = 1 \ \wedge \ \text{CheckPolicy}(\mathcal{P}, C) = 1 \}$

智能合約只知道 $\Phi$ 同 $\mathcal{P}$，可以驗證 $\pi$ 以確信陳述為真，而無需知道 $w$。

6.2 分析框架：一個假設性DePIN用例

場景：一個去中心化無線網絡（好似Helium 5G）要求熱點提供者證明其設備具有最低天線增益，並且唔係位於地理上飽和嘅基站區域，先可以獲得全額獎勵。

CDR應用：

1. 發行：一個獲批准嘅天線製造商向設備嘅安全元件發行一個VC，簽署屬性如 `model: ABC-123`、`gain: 5dBi`、`serial: XYZ789`。
2. 註冊證明：設備軟件構建一個ZK證明，展示：「我嘅VC由製造商M有效簽署，而且 `gain` 屬性 > 3dBi，並且 `serial` 號碼唔喺公開吊銷清單上（一個Merkle樹非成員證明），而無需揭露確切序號或增益。」 一個獨立嘅位置證明（例如透過可信硬件）可以結合埋一齊。
3. 鏈上政策：網絡嘅智能合約持有政策 $\mathcal{P}_{5G} = (gain > 3, location\_cell \not\_saturated)$。佢驗證單一、緊湊嘅證明 $\pi$。
4. 結果：設備以「已驗證」狀態註冊，符合更高獎勵等級嘅資格，同時其精確硬件規格同序號仍然只係擁有者同製造商之間嘅機密。