ASH: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

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

比特幣開發者：PoW服務質量不會影響比特幣價格:金色財經報道，比特幣開發者Udi Wertheimer發推文稱，一些“研究人員”認為，比特幣的價值源自其“安全性”。他們稱，如果PoW的服務質量（QoS）下降，比特幣價格就會下降。但我們知道這是錯誤的。許多山寨幣的PoW網絡遭到攻擊或陷入停頓，市場價格卻沒有波動。[2021/5/23 22:32:47]

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

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：

比特幣協會與CSDN合作推出Bitcoin SV開發者專區:比特幣協會（Bitcoin Association）宣布與CSDN合作，成立并啟動Bitcoin SV開發者專區，將為3100萬用戶提供一個專門的開放式學習平臺，讓他們了解如何在Bitcoin SV區塊鏈上工作。（CoinGeek）[2020/7/22]

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：

前門羅幣首席開發者：從反審查角度看央行數字貨幣可能不會有太大作為:前門羅幣首席開發者Riccardo Spagni最近在接受采訪時談到了加密貨幣的問題，中央銀行數字貨幣的興起，以及它們對隱私和監視的意義，同時也談到了Libra對人們金融隱私的影響等。Spagni將這些隱私問題稱為戰場，他說：“我們在澳大利亞已經打過仗了，但在很大程度上輸了。澳大利亞的監管機構已經提出了后門和腐敗的理由。我認為，打擊所謂的負責任和腐敗是一場值得打的仗。而且我認為這些監管機構甚至都不會關注隱私幣。” Spagni也談到了門羅幣，他指出，“隱私幣”之所以存在，是因為人們對隱私漠不關心。Riccardo Spagni接著談到了Libra、央行數字貨幣（CBDC）和金融隱私問題，他指出，盡管這些概念在表面上看起來很花哨，但從反審查的角度來看，它們實際上沒有多大作用。Spagni解釋稱：“我認為CBDC的討論某種程度上為比特幣，當然還有其他貨幣，比如門羅幣鋪平了道路。但如果CBDC或Libra這樣的數字貨幣有任何有意義的隱私，我會感到非常驚訝。”（AMBCrypto）[2020/3/8]

隱私輸入是：

公告 | SUN Network開發者大賽報名截止倒計時三天:據官方最新消息，目前距離SUN Network開發者大賽報名截止還有三天，現在SUN Network開發者大賽報名通道仍然開啟。SUN Network開發者大賽是由國產第一區塊鏈波場TRON主辦的基于SUN Network側鏈去中心化應用開發比賽，本次比賽面向廣大區塊鏈開發者、技術愛好者以及區塊鏈企業和組織，致力于為全球區塊鏈開發者提供領先的區塊鏈開發平臺與交流機會。本次大賽旨在深度挖掘優秀的開發團體和個人，積極推動區塊鏈技術集成創新和融合應用，促進波場DApp生態繁榮發展。[2019/12/12]

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

聲音 | 比特幣核心開發者：法幣經濟倒塌時，比特幣用戶會受到較輕影響:比特幣核心開發者Jimmy?Song今日發推表示，“法幣經濟幾乎完全建立在長期債務之上。當它崩潰時，會突然崩潰。比特幣用戶會受到影響，但情況要好得多。”[2019/10/16]

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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