开发者必读:从Zcash和Aleo的技术出发,理解隐私交易的设计原理_RAN:TAMA

zerocash)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。

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

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。

Zcashprotocolspecification:section3.1,page12)

你可以在Zcashprotocolspecification:section4.2.3,page36了解这些Key的计算方式。

Zcashprotocolspecification:section3.2,page14)

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:

Zcashprotocolspecification:section3.2,page15)

Zcashprotocolspecification:section4.6,page41)

隐私输入是:

证明statement为:

Zcashprotocolspecification:section4.17.1,page40)

???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

Zcashprotocolspecification:section7.1,page119)

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?shield

Orchard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?shield

Orchard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?transparent

Orchard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

??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。

??Private

ⅰ.?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。

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。

2.1Unit

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:

Zcashprotocolspecification:section3.2,page14)

Zexeprotocolspecification:section3.1,page17)

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。

Zexeprotocolspecification:section3.1,page17)

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。

Zexeprotocolspecification:section2.4,page13)

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

3.1为什么都是utox-based,不是account-based?

Remark2.3

https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf

2.(Aleo)Zexeprotocolspecification:

https://eprint.iacr.org/2018/962.pdf

3.协议升级:https://z.cash/upgrade/

4.zerocash:https://eprint.iacr.org/2014/349.pdf

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