WebGPU+ZKP：客户端证明

1. 引言

Geometry团队近日发布了一个bounty（1500美金）项目：

• Geometry Bounty: WebGPU for ZK Proving

希望借助WebGPU技术，实现在客户端的ZKP证明。

现有的一些WebGPU基础算法库有：

• https://github.com/geometryresearch/wgsl-poseidon（Rust+TypeScript+WGSL）：基于BN254 Scalar域以WGSL实现了Poseidon哈希函数，可在浏览器内和命令行运行。
• https://github.com/sampritipanda/msm-webgpu（HTML+Python）：实现了Vesta域的基于Pippenger算法MSM，以及其他一些关键椭圆曲线运算函数。
• https://github.com/voidash/webgpu-examples（Rust+WGSL）：实现了BLS12-381有限域运算。

本次bounty项目重点关注但不限于以下维度：

• 1）高层算法：
  • Multi-scalar multiplication（MSM）
  • 快速傅里叶变换（FFT）
• 2）高效椭圆曲线运算：
  • 如曲线加法、指数幂运算等。
• 3）高效有限域运算：
  • 如Poseidon哈希函数中高频使用的$x^5\mathrm{mod}p$运算，或MiMC7哈希函数中高频使用的$x^7\mathrm{mod}p$运算。
• 4）任意常用哈希函数：
  • 如Poseidon 2、Reinforced Concrete、Tip5 或 MiMC等。

Rust提供了wgpu库，可实现CLI方式来运行WGSL代码。

2. 何为WebGPU？

WebGPU详细背景知识见：

• WebGPU 2023年7月W3C Working Draft
• I want to talk about WebGPU

3. wgsl-poseidon示例

https://github.com/geometryresearch/wgsl-poseidon（Rust+TypeScript+WGSL）：基于BN254 Scalar域以WGSL实现了Poseidon哈希函数，可在浏览器内和命令行运行。
命令行运行：

running 1 test
Computing 16384 Poseidon hashes in Rust / WebGPU
CPU took 3388ms
AdapterInfo { name: "NVIDIA GeForce RTX 2060", vendor: 4318, device: 7944, device_type: DiscreteGpu, driver: "NVIDIA", driver_info: "516.94", backend: Vulkan }
GPU took 28ms
test poseidon::test_poseidon ... ok

test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 3 filtered out; finished in 15.27s

浏览器内运行：

Computing 16384 Poseidon hashes in the browser / WebGPU
CPU took 829 ms
GPU took 49 ms

参考资料

[1] Geometry团队2023年7月博客 Geometry Bounty: WebGPU for ZK Proving