以下内容都基于学习ZK知识进行有限且抽象讲解,目的是为了让13岁以上的人轻松理解,如果需要深入学习有限域,可以查看WIKI-有限域
术语补充
- 有限域:有限域是一个包含有限个元素的集合(封闭性),这个集合上定义了加法和乘法运算,满足域的公理。
- 域:域是一个集合,上面定义了加法和乘法运算,满足以下公理:
- 加法满足交换律、结合律、存在零元、存在加法逆元
- 乘法满足交换律、结合律、存在单位元素、非零元素存在乘法逆元
- 乘法对加法满足分配律
- 符号:
- :表示一个大小为 的有限域,这个 被称为有限域的阶,它是一个素数的幂次方
有限域
观察下面这个图片
很简单的一个时钟,实际上很好地展示了有限域的加法运算工作机制,钟表上的数字就是有限域中的元素,钟表指针的移动就是有限域中的加法运算。时钟到达 12 时会转换为 0 ,然后继续循环,可以理解为有限域元素的计算会在元素集合内循环,这体现了有限域的加法封闭性。
他就像是三体中的星环城,无论你走多远,最终都会回到原点。
实际上,我们可以简单理解为,有限域元素的所有的运算对结果都进行了一个模(mod)运算。 ( 4 + 9 = 13, 13 mod 12 = 1),无论是加减乘除,结果都需要取模。
对于乘法运算,由于有限域的阶是素数的幂,那么它的乘法群一定是循环群,这个性质对于ZK证明系统非常重要。我们在乘法循环群小节中详细介绍。