引言
从论文的角度看,Aleo的可编程隐私设计所采用的的隐私设计和早期的Zcash的白皮书更为相近,类似的Key结构,类似的Note结构,类似的称呼。本文是基于Zcash最新的论文和Aleo的ZEXE做的比较,虽然在具体的细节上有所不同,比如Key结构,具体使用的密码学方法;但是在high-level的设计上大体相同。除了前面所讲述的技术细节外,仍然存在一些其他的技术细节暂未涉及,比如delegateprover方案,零知识证明算法,递归/聚合方案等,有兴趣的同学可继续研究。Zcash
1.关于Zcash?
一个简短的视频了解Zcash,大概需要2分钟。https://zcash.readthedocs.io/en/latest/rtd_pages/basics.html特点:?匿名版的BTC,类UTXO模型?只能做支付场景,不具备可编程性2.主要概念
注意:Zcash经过多次协议升级,我们只关注最新版本。主要介绍Zcash里的各个核心概念。2.1Keycomponents
图片来源
你可以在Zcashprotocolspecification:section4.2.3,page36了解这些Key的计算方式。2.2Note
note是Zcash协议中的基本单元,类似于BTC中的UTXO;在Zcash中,所有交易的输入和输出都是notes。当然,Zcash也支持非匿名的交易,这样和BTC的交易模式一样。所以,要想更深入的了解Zcash,得先需要了解note的数据结构:
图片来源
在Zcash的协议中,因为隐私的需求,note是不能公开的,因此,需要计算对应的commitment来代表这个note,计算方式如下:
图片来源2.3Actiontransfer
一笔交易里,可能包含多个actiontransfer,每个actiontransfer会花费老的note,生成新的note,其数据结构如下:
图片来源
2.4Actionstatement
公共输入是:
隐私输入是:
证明statement为:
图片来源?花费的note的完整性,和noteplaint唯一绑定?花费的note的有效性,cmtree的存在性证明?Value承诺的完整性,和rcv,oldvalue,newvalue唯一绑定?Nullifier的完整性,防止doublespend,维护一个花费的noteset?花费的note的合法性?地址的完整性?新note的完整性?flag的合法性2.5交易结构和示例
2.5.1交易结构
图片来源整个交易结构包含四个部分:?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)?Saplingtransactionsinfo(10-16)?Orchardtransactioninfo(17-25)2.5.2从transparent到shieldOrchard协议里包含两种地址,transparentaddress(TA)和shieldaddress(SA)。一般,为了执行隐私交易,需要先从TA往SA转账,此时对应的交易结构应为:?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)ⅰ.tx_in_*:实际值ⅱ.tx_out_*:默认值?Saplingtransactionsinfo(10-16)ⅰ.All:默认值?Orchardtransactioninfo(17-25)ⅰ.All:实际值2.5.3从shield到shieldOrchard协议里包含两种地址,transparentaddress(TA)和shieldaddress(SA)。一般,为了执行隐私交易,需要先从TA往SA转账,此时对应的交易结构应为:?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)ⅰ.All:默认值?Saplingtransactionsinfo(10-16)ⅰ.All:默认值?Orchardtransactioninfo(17-25)ⅰ.All:实际值2.5.4从shield到transparentOrchard协议里包含两种地址,transparentaddress(TA)和shieldaddress(SA)。一般,为了执行隐私交易,需要先从TA往SA转账,此时对应的交易结构应为:?Publicinfo(1-5)?Transparenttransactionsinfo(6-9)ⅰ.tx_in_*:默认值ⅱ.tx_out_*:实际值?Saplingtransactionsinfo(10-16)ⅰ.All:默认值?Orchardtransactioninfo(17-25)ⅰ.All:实际值2.6如何实现隐私?
?Unlinkable生成的note用cm表示,花费的note用nf表示,nf和cm之间无任何联系,因此,任何人都无法通过这些信息去判断任何一个被生成的note是在哪一笔交易里被花费的。?Privateⅰ.Senderaddress:交易信息里不包含sender地址且spendAuthSig为一次性签名。ⅱ.Receiveraddress:交易里不包含receiver的地址且新的Noteplaint用的是recevier的公钥加密。ⅲ.Value:用pedersencommitment形式隐藏Note,且通过bindsig来保证交易的balance属性。Aleo
1.和Zcash的异同
Zcash只能执行基于OUTX模型的隐私交易,不具备可编程性;因此,Aleo和Zcash最主要的区别是隐私可编程性;相同点是都支持隐私属性。2.AleoVSZcash
2.1Unit
和Zcash的note不同,Aleo里的基本操作单元是record,下面让我们看一下两者的主要区别:
图片来源
图片来源虽然具体参数名称不相同,但是从功能角度来看,两者之间具有对应关系:
分别对应note拥有者的地址信息,承诺相关信息,nf/sn相关信息,value相关信息。所以,两者结构基本类似;主要的区别在于record里的birthpredicate,deathpredicate。这是两个Boolean类型的函数,代表着,当一个record在birth(generate)和death(spend)阶段,分别需要满足的条件,这一块是支持user-defined,因此具有可编程性。2.2交易结构
图片来源和Zcash(2.5.1)的交易主要结构相比,仍然相似:?消费的record对应的序列号sn,在Zcash里用nf表示,都是具有全局唯一性。?新生成的record对应的承诺。?新生成record的plaint,包括拥有者信息,对应的birth/deathpredicate等。2.3Proverstatement
图片来源需要证明:?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为什么都是utox-based,不是account-based?
Remark2.3参考
1.(Zcash)Zcashprotocolspecification:https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf2.(Aleo)Zexeprotocolspecification:https://eprint.iacr.org/2018/962.pdf3.协议升级:https://z.cash/upgrade/4.zerocash:https://eprint.iacr.org/2014/349.pdf关于我们
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