由于比特币脚本的有限性，在比特币上构建零知识（ZK）汇总需要从不同的角度设计证明架构。Citrea 通过在电路中加入区块空间证明，克服了这些挑战。因此，在比特币上构建 ZK 汇总时，计算需求不仅来自执行证明，还来自比特币区块空间证明。Citrea 的证明生成机制是特别针对比特币和 BitVM 定制的，利用 RISC Zero 快速有效地构建了这一自定义证明环境。

将零知识证明与能够恢复 Citrea 状态的数据一起刻在比特币上，是继承比特币安全保障的唯一方法，而且成本非常低廉。本文将探讨 Citrea 的证明机制，该机制实现了比特币的安全保障。

执行证明

执行证明通过零知识证明来验证状态根的变化。为了继承比特币的数据可用性保证，Citrea 将状态差异与零知识证明一起刻入比特币。

Citrea 的状态由所有账户余额、合约代码和账户 nonce 的集合构成。最高效的存储方式是使用 Merkle 树。

Merkle 树由哈希值组成，哈希函数是一种将任意长度的数据转换为固定长度输出（称为哈希值）的函数。Citrea 使用 SHA256 加密哈希函数在状态树中实现无碰撞特性，确保每个账户都是独一无二的。

Citrea 账户指拥有一定 cBTC 余额的实体，可以与 Citrea 进行交互。账户以哈希值形式表示，存储在状态树的叶节点中，指向该地址的 nonce、balance、storageRoot 和 codeHash 数据。

状态树的非叶节点称为分支，存储其叶节点的哈希值，这些哈希值共同生成状态根。状态根是一个哈希值，总结了 Citrea 的整个状态。每次与 Citrea 交互都会改变其状态，因此状态根也会随之改变。Citrea 利用批量证明来证明这些交互导致的状态变化是准确无误的。

Citrea 利用 RISC Zero STARK Prover 生成批次证明。为了生成证明，Prover 接受大量 Citrea 区块（称为批次）作为输入，并输出批次、初始和最新状态根引起的状态差异。

Citrea 不记录原始交易数据，而是记录批次中交易引起的状态差异。这意味着当多笔交易修改同一个账户的 nonce、balance、storageRoot 或 codeHash 时，只发布增量数据，从而减少数据可用性的成本。因此，收集大批次更加合理，因为这样可以将数据成本分摊到每笔交易上。

由于每个批次可能包含数千笔交易，所以批量证明的生成不是即时完成的。序列器向比特币提交哈希值，以确保在生成批量证明的过程中不会改变交易的顺序。承诺哈希是 Citrea 软块哈希组成的树的 Merkle 根。此承诺被刻在比特币中。因为改变任何一笔交易的顺序都会产生不同的区块哈希，进而导致不同的承诺，这确保了交易顺序没有被篡改。

批量证明以及状态差异、初始和最新的状态根都被刻在比特币上，确保了数据的不可篡改性和安全性。

通过这种方式，Citrea 实现了在比特币网络上高效、安全地处理大量交易，同时保持了比特币的安全保障和低成本的优势。

Citrea 的独特之处：区块空间证明

区块空间证明是 Citrea 的一项关键技术，这项技术由 Sovereign SDK 发明并使用。它对于确保强制交易能够完全正确地纳入状态转换，并根据序列器承诺生成批量证明至关重要。区块空间证明电路不仅使得用户和验证桥 Clementine 能够通过汇总批量证明并分发来确认 Citrea 的状态，而不需要设置完整的节点，还增强了系统的透明度和可验证性。

强制交易是指用户希望写入比特币的交易。如果强制交易在预定的时间段内未能被包含在 Citrea 区块中，那么证明生成过程（也因此整个汇总）将会停止，并且序列器将面临削减。这种设计确保了 Citrea 具备与比特币相同的抗审查能力，因为任何试图阻止特定交易的行为都会导致系统自动惩罚违规者。

为了确保上述属性能够如预期般运行，区块空间证明电路会执行以下操作：

扫描比特币区块：电路会定期扫描比特币区块，从中提取必要的信息，比如序列器承诺、状态根、批次证明以及强制交易等。

提取和验证信息：证明者利用包含性和可靠性证明来检查 Citrea 交易是否完整且正确地包含在批次中。这一步骤对于维护系统的完整性和可信度至关重要。

状态根的有效性：在批量证明过程中，证明者会声明状态根的有效性。证明批量证明的准确性足以验证状态根的有效性，这是因为状态根是状态转换正确性的直接反映。

信任最小化的信息提取：得益于区块空间证明，批量证明电路能够在不依赖第三方的情况下，从比特币区块中提取序列器承诺，并断言输入批量的顺序保持不变。这一点对于确保系统的去中心化和安全性具有重要意义。

结论

Citrea 的架构完全依赖于比特币来进行批量排序和活性化。它的证明机制被特别配置为扫描每一个比特币区块，不遗漏任何一个，并在电路中验证证明。这样的设计不仅继承了比特币的审查阻力、数据可用性保证和有效性，而且还使得 Citrea 成为了一个与比特币紧密集成的可扩展性解决方案。通过这种方式，Citrea 实现了对现有区块链基础设施的创新利用，同时保持了比特币网络的核心价值和优势。

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