原作者：Kunal Goel

原标题：Mina Protocol - Small but Mighty

编译：胡韬，链捕手

传统区块链在存储不断增长的数据方面效率较低。由于能够参与区块链节点验证的用户较少，这种状态扩展问题将对网络的分散化产生负面影响。Mina 协议是解决状态膨胀问题的新一代 layer1 区块链。在 的帮助下zk-SNARK 的强大功能，Mina 保持了约11 kB 固定小尺寸。除去中心化外，zk-SNARKs 还使 Mina 比其他链更私密、更高效。其他新一代区块链优化了区块链三难的可扩展性，影响了分散化。Mina 优先考虑分散化。理论上，任何智能手机或浏览器都可以在 Mina 完整的节点在上面运行。Mina 的许多开创性功能仍在开发中。产品路线图雄心勃勃，团队的交付能力将决定协议的成功。

根据区块链的三个困难，区块链三个理想目标中的任何一个（可扩展性、分散性和安全性）的改进都将以其他两个目标为代价。随着区块链技术多年的进步，最新一代区块链在克服三大困难方面取得了一些成功。他们专注于可扩展性，将吞吐量提高了几个数量级，但在分散化和安全性方面做出了各种平衡。Solana 的交易吞吐量是以太坊的 1000多倍，但要求验证人使用工业硬件并承诺持续升级。这阻碍了分散化，因为更广泛的社区不能参与区块链的节点验证。

比特币和以太坊等老一代区块链继续受到低可扩展性的影响，因为它们优先考虑分散化。然而，即使是这些区块链的分散化也面临着压力，因为它们现在超过了数百 GB，从而提高了运行完整节点的要求。然后把责任留给有能力为分散的好事业花费大量资源的爱好者。在博客文章《区块链可扩展性限制》中，Vitalik Buterin 警告不要显著增加区块链参数以满足区块空间的需求，因为如果普通用户不能运行节点，这可能会导致极端集中。

Mina Protocol

Mina Protocol 目前用作支付链，并于2022年 3月 23日完成主网启动一周年zkApps 的智能合约在 2022年第二季度的产品路线图上。本月早些时候，它来自三箭资本和 FTX Ventures 等大型加密投资者在那里筹集了9200万美元，以执行为 web3 构建私有和安全愿景。

尽管其他第 1 层区块链最近最大限度地提高了可扩展性，但 Mina Protocol 选择最大限度地分散。作为一个简单的区块链，Mina 使用递归加密技术将区块链的验证版限制在 左右11kB 固定大小，像 Solana 这样的 layer1 则为 PB 级大小。

不同于其他随每个块添加而增长的第 1 层区块链，Mina 可以通过使用一系列自引用的密码来保持固定尺寸Mina 的递归密码学过程将有助于拍摄区块链的照片。每当添加一个新区块时，新区块的另一张照片将被现有区块链拍摄，并将区块链的大小限制为一张照片，并保留所有信息。

通过这一介绍，本报告更深入地探讨了困扰传统区块链的状态扩张和 Mina 如何使用零知识证明来解决这个问题，并在这个过程中提供更私密、分散和高效的区块链。它讨论了 Mina 的设计选择和关键参与者如何使其在其原始代币 MINA 作为区块链工作的简单支持。最后，报告讨论了 Mina 正在建设的未来发展、产品路线图和团队，以实现其崇高的愿景。

状态膨胀

区块链和状态扩展将永远增加同步完整节点的成本，直到大多数用户无法验证，我们将其降级为值得信赖的系统。这就是为什么保守的块尺寸上限如此重要。–Hasu，Flashbots 的战略

状态膨胀是存储区块链和交易、账户、代币、合同等信息增长产生的增长数据的问题。为了以信任的方式准确到达当前状态，每个完整的区块链节点必须存储每个使用地址、交易代币和铸造 NFT 以及创世块其他任何交易的历史记录。

虽然旧区块链历史悠久，臃肿，但新区块链由于吞吐量高而面临这些问题。比如以太坊最受欢迎的客户端 Geth 状态大小约为 600 GB，每周增加11 左右GB。虽然理论上仍然可以在消费硬件上运行，但随着国家规模的不断增加，未来可能无法实现。以太坊计划的后一组名为The Purge在升级过程中解决状态大小问题。

另一方面，Solana 作为高性能区块链，每秒 1 GB 或每年 4 PB 速度创建数据。它最初计划使用一组存档器 来维护交易的历史记录，而节点只存储最近几天的数据。后来，它放弃了计划使用的项目Arweave 的 permaweb 存储帐簿数据。Arweave 目前只保存 52 TB 数据需要显著扩展以满足 Solana 的需求。Solana 没有分散的解决方案同时存储交易历史记录Google 的 Big Table作为存储解决方案。

Mina 解决了这个问题。Mina 通过称为递归 zk-SNARKs 奇特的密码学技术保持小而固定的大小，代表了零知识简单的非交互式知识论证。

递归 zk-SNARK

零知识 (zk)

零知识证明是证明某些事情的一种方式，除了声明是真实的，验证者没有其他信息。通过一个例子更容易理解。想象一下，在一个游戏节目中，你面前的1000扇门后面隐藏着一个奖品。要找到奖品，你最好的策略是按顺序打开门。如果你想向某人证明你知道奖品在哪里，你可以告诉他们门牌号码，他们可以自己验证。这将是你有答案的简单证明，但与验证者分享解决方案非常重要。

然而，如果你在把它们带到奖品门口之前蒙上眼睛并旋转它们，你仍然可以证明你知道奖品在哪里，而不需要分享门号。这将是一个零知识的证明。它确认你（证人）知道解决方案，而不是泄露给证人。值得注意的是，工作也存在不对称性。证人为找到答案所做的工作量远远超过证人为检查答案是否正确所做的工作量。证人必须搜索每扇门，直到找到正确的门，而证人只需要检查一扇门。

简单的非互动知识论证（SNARK）

SNARK 是零知识证明。它们被称为简单，因为它们很小，很容易验证。Mina 上的 SNARK 证明约为 7 kB，验证它只需要 200 毫秒。

虽然一些 zk 证明可能需要证明者和验证者来回交换信息，但非交互式证明可以由验证者验证，而无需与证明者进行更多的交互。

Arguments 是证明的形式主义。在密码学中，只能生成有效陈述的证据，而使用过高的计算能力可能会生成无效的证据证明。然而，这只是理论上的差异。就我们的目的而言，我们可以证视为与证明相同。

Knowledge这指的是证人有答案的事实。在我们的例子中，他们不仅证明有奖品，还证明他们知道奖品在哪扇门后面。

因此，SNARK 是一种小而易于验证的知识证明，不需要来回通信。

递归

最后，Mina 用了一种叫 的Pickles 的 zk-SNARK，它可以递归地引用自己，从而创建证书，并保持区块链的大小固定。Pickles 的另一个特点是，与其他 相比SNARK 不同，它不需要信任设置。信任设置被认为是不理想的，因为未来的用户必须相信原始设置是在适当的控制下公平实施的。

Mina 和 zk-SNARK

在 zk-SNARKs在 的帮助下，Mina 可以有一个小而固定的区块链版本。每当添加一个新区块时，必须创建一个带有前一个区块的 zk-SNARK 的新 zk-SNARK 为了证明它是有效的。只有在区块数据正确时才能创建这个 SNARK。所以，一个 SNARK 证明当前区块是有效的，并引用前一个区块的 SNARK 证明它是有效的。通过这种方式，可以验证区块链的整个状态SNARK 确认，因为它必须是一系列有效的 SNARK 以上生成。

然而，加密证书不足以运行一个完整的节点。仅凭证明节点不能执行其基本功能，因为它不提供清晰的信息，如账户余额。此外，一个节点还需要四个信息才能工作。第一个是包含分散数据结构的协议状态，包括账簿。第二个是 SNARK 验证密钥证明和协议状态。接下来，节点还必须存储帐户信息并匹配协议Merkle确保账户信息正确，并与当前协议状态有关。

虽然 Mina 营销材料声称区块链约为 22 kB，但随着技术的进步，它只会是 11 kB。

11 KB，真的吗？

嗯，不完全是，现在不是。因为这些节点没有完整的交易历史，所以不能参与共识，所以被称为非共识节点。然而，它比传统区块链的轻节点更强大，因为它在没有信任假设的情况下运行。它可以独立验证区块链数据，提取其账户余额，并广播交易。在这方面，它类似于比特币或以太坊上完整的非挖掘节点。还需要注意的是，由于支持 ，非共识节点尚未启动Mina 协议团队开发。

zk-SNARK 的好处

Mina 对 zk-SNARKs 的实施使其成为一种引人注目的替代方案，与传统区块链相比具有独特的优势。

分散化改进

操作一个非共识节点只需要很少的磁盘空间和计算能力。虽然其他区块链膨胀，可能需要强大的工业硬件来操作完整的节点，但 Mina 的非共识节点将在智能手机或浏览器上运行。每个用户都可以运行自己的节点，从而显著改善分散化。超越自我监督的区块链理想是自我验证， Mina 是唯一能实现它的区块链。

工作不对称

对于传统的区块链，每个节点都必须独立执行每笔交易，导致浪费计算资源和增加交易成本。验证交易的零知识比执行交易本身占用的资源要少得多。这是以太坊 zk-rollups 的前提，Buterin 认为这是扩大以太坊之旅最关键的部分。Mina 在协议设计中加入零知识证书。

隐私

零知识证明隐私是通过不泄露任何不必要的信息来支持的。Mina 区块链的 zk-proof 只证明状态有效，不显示交互账户。甚至 Mina 的共最后 290 块的历史记录只保留在识别节点上。

共识

Mina 用一种叫 Ouroboros Samasika 的共识机制是 Cardano 共识机制 Ouroboros 的修改版本。Ouroboros Samasika 具有简单区块链的附加属性，不保留整个交易历史。与其他股权证明链一样，选择区块生产者的概率取决于节点质押 Mina与总质押相比， 的数量Cardano 一样，Mina 不需要节点锁定资金，网络也不会减少资金。网络停止向离线或不良行为的节点分配奖励。

网络不知道也不宣布下一个块生产者，多个块生产者可能符合条件。这种模糊性增加了协议的安全性，并通过创建自然防御来抵御对块生产者的拒绝服务攻击。然而，它的缺点是有时会产生短期分叉。如果多个块生产者产生不同的有效块，则下一个块生产者遵循标准共识规则，并建立在最长链上。如果只能使用相同长度的链，块生产者将构建在第一个链上，或者如果另一个具有更高的可验证随机函数输出，则更换它。

这种设计选择也意味着 Mina 有概率确定性。以 90% 的诚实质押和 4 分钟的出块时间，Mina 在 15 块(即 60 分钟)内达到 99.9% 的最终确定性Solana 和 Avalanche 其他需要几秒钟才能完成交易的新区块链要长得多。

交易流程

Mina 交易执行过程中有两个重要参与者：区块生产者和 SNARKers。区块生产者类似于其他权益证明链的验证者。他们被随机选择根据自己的股份和总股份的百分比一个区块。SNARKers 或 SNARK 员工生成单个区块链交易 SNARK 证明。为了更好地理解他们的角色，让我们来看看 Mina 事务生命周期。

首先，为了执行交易，用户将其与他们愿意支付的费用信息一起广播到网络，这些费用被收集到交易内存池中。SNARKers 致力于独立提供这些交易SNARK 证明它们可以包含在块中。当选择块生产者时，他们将从内存池中最有利可图、最昂贵的交易中排队。然而，块生产者必须添加相同数量的 交易SNARK 证明，因为它们被添加到队列中。他们可以自己做 SNARK 证明，也可以从 开始SNARKers 购买 SNARK 证明。SNARKers 以最低成本相互竞争SNARK 证明。根据 Mina 区块浏览器，在过去的 100 区块中，都是 SNARK 证明是由 证明的SNARKers 免费提供。SNARKers 以后可能会得到类似挖掘协议激励措施的补贴，称为 SNARK 采矿。由于新的 ，区块生产者更新队列，队列保持不变unSNARKed 交易量等于 SNARKed 删除的交易数量。块生产者将 SNARKed 交易包块中并更新协议状态的 交易zk-SNARK 证明。新区块和 SNARK 证明通过网络传播，并由其他节点确认。

资料来源：Mina 协议白皮书

审查阻力

Mina 使用成本市场，类似于比特币，笔交易都在内存池中等待，直到区块制造商添加它。通常，用户可以支付足够高的费用或等待足够长的时间，以确保区块制造商将他们的交易添加到区块链中。

要审查的交易要么全部 SNARKers 必须拒绝提供 SNARK 证明所有块生产者都必须拒绝 SNARKed 在块中加入交易Ouroboros 下，我们可以假设网络是分散的，区块生产者没有串通。

所有 SNARKers 很难勾结。首先，没有人进入 SNARK 交易障碍。因为 SNARKing 成本很小，任何人都可以做 SNARK 交易证明并赚取 SNARKing 成本。即使交易成本很低，块生产者也应该能够 SNARKed 交易包含在一个区块中获利。

网络统计

Mina 是一个相对较新的区块链，具有独特的结构。因此，只有有限数据可用于网络及其应用。我们从当前可用的资源管理器和仪表板中汇编了以下信息。

Mina 理论吞吐量是每秒一件事。Mina 在吞吐量方面不会与其他更新的区块链竞争。Mina 不仅比较区块链的吞吐量，而且试图更全面ScaDe（scale per unit of decentralization）竞争规模指标。ScaDe 前沿是区块链三难的推论，表明区块链的吞吐量与完整节点的数量成反比。因为 Mina 的目标是在理论上不限制节点数量的情况下最大限度地分散，所以它是 ScaDe 在边界外运行。

MINA 代币

MINA 作为区块链的原始代币，用于支付交易费用，并通过区块奖励和激励共识参与。目前，尽管有计划，但治理过程中没有基于代币的投票，无论是在链上还是在论坛上。

MINA 是一种通货膨胀货币，初始通货膨胀率为 12%，主网四年后降至 7%。通货膨胀是固定的，质押收益率随质押参与率的变化而变化。虽然通货膨胀可能看起来很高，但它有助于保持链的安全，因为它鼓励参与质押。

查 的方法有很多MINA 的供应量，如不包括时间锁定代币的循环供应或完全稀释供应。最简单、最准确的方法是通过质押提供。MINA 的初始总供应量 10 亿代币，其中 8.06 1亿美元可用于质押。这些代币大多被锁定出售，但可以质押，从而获得整体奖励。随着时间的推移，剩下的 1.94 1亿个初始供应代币将获得增压奖励。SNARK 采矿奖励和生态系统礼品分发给社区。

来源：Mina

Mina 生态系统已累计筹集到 1.4 1亿美元，最近在 2022 年 3 月筹集了9200万美元。Mina 支持者是最著名的加密风险基金，如 FTX Ventures、三箭资本、Paradigm、Coinbase Ventures、Polychain Capital、Electric Capital 和 Multicoin Capital。社区销售也引起了投资者的极大兴趣，迫使 Coinlist 将每位投资者的最高上限从 1000 美元降至 500 美元。

超值奖励

最近，Looks Rare 及其质押奖励崩溃Mina 类似地，内部人员持有锁定的代币，不是流通供应的一部分，但可以质押以获得奖励。这使得他们在发布后的头几天获得了很大比例的质押奖励，因为他们的持股量远高于流通供应。著名的 Twitter 人物 Cobie 介绍了他最近题为激励结构的博客。

Mina 通过设计更好的奖励结构来避免这一争议。在发布前15个月内，质押未锁定代币的用户将获得更多的区块奖励，称为超额奖励。目前，解锁质押人获得的奖励是锁定质押人的两倍，从而实现了更受社区青睐的奖励分配，避免了 Looks Rare 团队面临的争议。

路线图

Mina 有一个令人兴奋的产品，但该团队仍在构建其最具开创性的功能。它目前只用作数百个验证器的支付链。智能合同功能、非共识节点和可以从互联网上提取数据的预测器是计划在 2022年添加的有前途的功能。Mina 还计划在链下开发一个存储数据的 zk-Rollup，这将使其扩大吞吐量。

团队和合作伙伴

贡献团队以基本的产品和雄心勃勃的路线图成为成功的关键因素。

Mina 背后的核心团队是O(1)Labs，他们致力于向 Mina 添加智能合约和 zk-Oracle。Mina 基金会现任 CEOEvan Shapiro曾是 O(1) Labs 的 CEO。Evan 毕业于卡内基梅隆大学，获得计算机科学硕士学位，并于2017年创立 O(1) Labs。

O(1) Labs 的临时 CEO 是Emre Teki?alp，他曾在 Coinbase 作为哥伦比亚商学院的业务发展经理 MBA 学位。Izaak Meckler是 O(1) Labs 的 CTO，目前正在攻读博士学位。加州大学伯克利分校密码学专业。

=nil; Foundation从 正在建设中Mina 到以太坊和其他 EVM 链桥。2021年 9 月，以太坊基金会和Mina该基金会为建造这座桥提供了120万美元的赠款。

Chainsafe正在用 Rust 重新实现 Mina，并构建 基于浏览器的节点MVP。

Polygon和 Mina 在 合作Polygon 的权益证明链上构建对 Mina 支持，这将使开发人员在 Polygon 上构建 dapp，从而利用 Mina 的 zk-SNARK 的优势。

结论

虽然世界主要关注平台战争和以太坊扩展解决方案，但 Mina 一直在建立一个有前途的解决方案，利用零知识来证明空间的潜力，而不影响分散化。拥有强大的团队、令人印象深刻的合作伙伴和支持者以及新的资本储备，Mina 可以开始执行其雄心勃勃的路线图。Mina 贡献者可以从 Solana、Avalanche 和 Terra 等替代平台链从 2021 年的成就中汲取灵感。如果 Mina 用户和投资者都会来构建强大的产品。