開發者必讀：從Zcash和Aleo的技術出發，理解隱私交易的設計原理_CAS:TRA

引言

從論文的角度看，Aleo的可編程隱私設計所采用的的隱私設計和早期的Zcash的白皮書更為相近，類似的Key結構，類似的Note結構，類似的稱呼。本文是基于Zcash最新的論文和Aleo的ZEXE做的比較，雖然在具體的細節上有所不同，比如Key結構，具體使用的密碼學方法；但是在high-level的設計上大體相同。除了前面所講述的技術細節外，仍然存在一些其他的技術細節暫未涉及，比如delegateprover方案，零知識證明算法，遞歸/聚合方案等，有興趣的同學可繼續研究。Zcash

1.關于Zcash？

一個簡短的視頻了解Zcash，大概需要2分鐘。https://zcash.readthedocs.io/en/latest/rtd_pages/basics.html特點：?匿名版的BTC，類UTXO模型?只能做支付場景，不具備可編程性2.主要概念

注意：Zcash經過多次協議升級，我們只關注最新版本。主要介紹Zcash里的各個核心概念。2.1Keycomponents

圖片來源

第113次以太坊開發者會議：Dencun后以太坊下一個CL升級將以E開頭命名:7月15日消息，Galaxy研究副總裁Christine Kim發文總結第113次以太坊核心開發者共識會議，開發者討論了可能降低驗證者流失限制，即信標鏈上驗證者進入和退出的速率，以減緩驗證者集規模的增長，并及時完成Deneb/Cancun（Dencun）升級。首先，關于Deneb測試升級。Devnet#7是EIP4844的專用測試網絡，已經活躍了兩周。到目前為止，幾乎所有EL和CL客戶端組合都已經過測試，但Erigon（EL）客戶端除外。用于Devnet#7跟蹤Blob數據的區塊鏈瀏覽器已更新。至于Devnet#8，其中將包括對整個Dencun EIP功能套件的測試，而不僅僅是EIP4844。一旦客戶端版本通過Hive測試，開發者將首先啟動本地測試網，然后再啟動Devnet#8。在進行Dencun測試的同時，開發者正在繼續探索通過引入blob交易對以太坊點對點層進行不同的優化。

開發者還討論了Dencun之后的以太坊升級命名，坎昆之后下一個EL升級將被稱為布拉格，CL升級則約定以恒星的名稱命名。鑒于Deneb之后的CL升級將是信標鏈的第五次硬分叉升級，CL升級將以字母E開頭，目前最受開發者歡迎的似乎是Electra。[2023/7/15 10:56:44]

你可以在Zcashprotocolspecification:section4.2.3,page36了解這些Key的計算方式。2.2Note

首個購入PEPE的地址已于5天前被開發者列入黑名單:4月20日消息，鏈上觀察員0xBobie發推文稱，首個購入PEPE的地址5天前被開發者列入了黑名單。0xBobie猜測PEPE開發者將被視為機器人的地址列入黑名單。

上述列入黑名單的地址為0xAf2358e98683265cBd3a48509123d390dDf54534。[2023/4/20 14:15:05]

note是Zcash協議中的基本單元，類似于BTC中的UTXO；在Zcash中，所有交易的輸入和輸出都是notes。當然，Zcash也支持非匿名的交易，這樣和BTC的交易模式一樣。所以，要想更深入的了解Zcash，得先需要了解note的數據結構：

圖片來源

在Zcash的協議中，因為隱私的需求，note是不能公開的，因此，需要計算對應的commitment來代表這個note，計算方式如下：

BitMEX資助比特幣核心開發者SjorsProvoost至明年5月:BitMEX宣布將資助比特幣核心開發者SjorsProvoost，以3.75萬美元資助至2022年5月。除了Provoost之外，BitMEX目前還在資助另外三位比特幣開發者，分別是MichaelFord、GlebNaumenko和CalvinKim。BitMEX表示，Provoost自2018年就在與BitMEX研究團隊合作，設計、搭建和維護開源網站forkmonitor.info，后續他還將繼續花部分時間維護網站并增加新功能，但是他的主要時間將會關注在BitcoinCore的開發中。[2021/8/5 1:37:03]

圖片來源2.3Actiontransfer

一筆交易里，可能包含多個actiontransfer，每個actiontransfer會花費老的note，生成新的note，其數據結構如下：

圖片來源

2.4Actionstatement

公共輸入是：

YFI創始人：通過DeFi協議激勵機制過分賺取收益將阻礙開發者建設:DeFi衍生品平臺Synthetix創始人Kain Warwick在推特表示：“我對那些通過建立DeFi協議而賺大錢的人沒有意見。如果我們想要吸引那些在金融科技糟糕的TradFi覆蓋層中苦苦掙扎的了不起的創始人，我們需要強大的激勵機制把它們轉換成加密貨幣。”yearn.finance創始人Andre Cronje則回復稱：“激勵機制應該是一致的/公平的嗎？通過克隆別人的作品，僅靠不到兩周的工作就能獲得150萬美元的臨時收入，這似乎很難達成共識。如果是這樣，我是否應該停止開發，除非人們付給我每件產品300萬美元？”隨后他再次發推表示：“如果投票通過了，我們就有優先權了。創始人/團隊會開始期望這成為規范，如果不是，他們就不會構建協議。這種現狀比ICO時代嚴重得多，我認為這將阻礙開發者建設。“[2020/9/12]

隱私輸入是：

動態 | BCH開發者提交11月15日升級提案草案規范的帖子:據 BitcoinCash官方消息，5月29日，BCH開發者在bitcoincashorg的github上提交了2019年11月15日升級提案草案規范的帖子，旨在將此作為下一次升級討論的基地以及正在審議的項目的聚集地。與此同時，名為EyeOfPython開發者提交了將OP_REVERSE添加到腳本的提議。OP_REVERSE的引入可進一步優化智能合約功能。據介紹，OP_REVERSE的作用是反轉頂部堆棧項的字節。目前關于OP_REVERSE是否會被添加到BCH在11月15日的升級內容中暫時還未確定。[2019/6/4]

證明statement為：

圖片來源?花費的note的完整性，和noteplaint唯一綁定?花費的note的有效性，cmtree的存在性證明?Value承諾的完整性，和rcv,oldvalue,newvalue唯一綁定?Nullifier的完整性，防止doublespend，維護一個花費的noteset?花費的note的合法性?地址的完整性?新note的完整性?flag的合法性2.5交易結構和示例

2.5.1交易結構

圖片來源整個交易結構包含四個部分：?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)?Saplingtransactionsinfo(10-16)?Orchardtransactioninfo(17-25)2.5.2從transparent到shieldOrchard協議里包含兩種地址，transparentaddress(TA)和shieldaddress(SA)。一般，為了執行隱私交易，需要先從TA往SA轉賬，此時對應的交易結構應為：?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)ⅰ.tx_in_*：實際值ⅱ.tx_out_*：默認值?Saplingtransactionsinfo(10-16)ⅰ.All：默認值?Orchardtransactioninfo(17-25)ⅰ.All：實際值2.5.3從shield到shieldOrchard協議里包含兩種地址，transparentaddress(TA)和shieldaddress(SA)。一般，為了執行隱私交易，需要先從TA往SA轉賬，此時對應的交易結構應為：?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)ⅰ.All：默認值?Saplingtransactionsinfo(10-16)ⅰ.All：默認值?Orchardtransactioninfo(17-25)ⅰ.All：實際值2.5.4從shield到transparentOrchard協議里包含兩種地址，transparentaddress(TA)和shieldaddress(SA)。一般，為了執行隱私交易，需要先從TA往SA轉賬，此時對應的交易結構應為：?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)ⅰ.tx_in_*：默認值ⅱ.tx_out_*：實際值?Saplingtransactionsinfo(10-16)ⅰ.All：默認值?Orchardtransactioninfo(17-25)ⅰ.All：實際值2.6如何實現隱私？

?Unlinkable生成的note用cm表示，花費的note用nf表示，nf和cm之間無任何聯系，因此，任何人都無法通過這些信息去判斷任何一個被生成的note是在哪一筆交易里被花費的。?Privateⅰ.Senderaddress：交易信息里不包含sender地址且spendAuthSig為一次性簽名。ⅱ.Receiveraddress：交易里不包含receiver的地址且新的Noteplaint用的是recevier的公鑰加密。ⅲ.Value：用pedersencommitment形式隱藏Note，且通過bindsig來保證交易的balance屬性。Aleo

1.和Zcash的異同

Zcash只能執行基于OUTX模型的隱私交易，不具備可編程性；因此，Aleo和Zcash最主要的區別是隱私可編程性；相同點是都支持隱私屬性。2.AleoVSZcash

2.1Unit

和Zcash的note不同，Aleo里的基本操作單元是record，下面讓我們看一下兩者的主要區別：

圖片來源

圖片來源雖然具體參數名稱不相同，但是從功能角度來看，兩者之間具有對應關系：

分別對應note擁有者的地址信息，承諾相關信息,nf/sn相關信息，value相關信息。所以，兩者結構基本類似；主要的區別在于record里的birthpredicate，deathpredicate。這是兩個Boolean類型的函數，代表著，當一個record在birth(generate)和death(spend)階段，分別需要滿足的條件，這一塊是支持user-defined，因此具有可編程性。2.2交易結構

圖片來源和Zcash(2.5.1)的交易主要結構相比，仍然相似：?消費的record對應的序列號sn，在Zcash里用nf表示，都是具有全局唯一性。?新生成的record對應的承諾。?新生成record的plaint，包括擁有者信息，對應的birth/deathpredicate等。2.3Proverstatement

圖片來源需要證明：?Oldrecord的有效性?Oldrecord的合法性?Newrecord的有效性?Birth/Deathpredicate的有效性3.其他

3.1為什么都是utox-based，不是account-based?

Remark2.3參考

1.(Zcash)Zcashprotocolspecification：https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf2.(Aleo)Zexeprotocolspecification：https://eprint.iacr.org/2018/962.pdf3.協議升級：https://z.cash/upgrade/4.zerocash：https://eprint.iacr.org/2014/349.pdf關于我們

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