最近看知乎，发现知乎上有些文章真的醍醐灌顶。印象比较深的是，文因互联CEO鲍捷的一篇文章：最快的成长方式就是慢慢来。创业最关键的能力，就是“不被卡住”的能力。这才是“探索力”的根本，是创业“执行力”的核心。
很多人都熟悉让别人告知一个明确的目标，然后清晰的执行。但是，创业是一种探索，没有人会告诉你这样的明确的目标。探索，是一种反人性的活动。大多数人会对探索畏惧，恐惧，抵触，茫然。
“不被卡住”，需要掌握好“任务分解，快速迭代”的方法论，需要建立“交付”的态度，需要“勤于沟通”，需要”不固执己见“，更需要”不断复盘“。”不被卡住“，还有个要注意的是，有多少本钱打多少仗，不要总想着打大仗，要学会从小仗慢慢打。
ethsnarks在libsnark的基础上，实现了以太坊上与zkSNARK相关的智能合约和电路。ethsnarks本身也是libsnark应用很好的学习示例。
ethsnarks的源代码地址：
https://github.com/HarryR/ethsnarks.git
本文中使用的ethsnarks源代码的最后一个commit如下：
commit9adc64355adb9154ba5042c0fadf84c438b8a08a
Author:WanseobLim
Date:FriAug1601:49:192019+0900
AddFrfieldclasstothefield.py
01源代码结构
contracts-实现了groth16的验证智能合约，椭圆曲线的计算，MerkleTree以及MiMCHash计算的智能合约。这些智能合约可以通过truffle进行部署测试。部署相关的脚本在migrations目录下。
ethsnarks-python实现的相关功能，包括pedersen/mimc/poseidon等hash函数，groth16验证，以及椭圆曲线的计算。
test-以上两个功能的测试代码，采用python语言实现。
depends-依赖库，包括libsnark，libfqfft等等。
src-基于libsnark的gadget1库实现的更多的gadget。本文着重介绍这些gadget的实现。
中国移动董事长杨杰：推动区块链等新一代信息技术的融合创新和突破应用:12月30日消息，中国移动董事长杨杰在人民日报撰文表示，在新发展阶段，中国移动将以充分释放信息技术、数据要素价值为导向，加强关键核心技术攻关，牵头建设5G创新联合体。聚焦算力网络、6G、下一代光通信等前沿领域加强基础研究和技术攻关，推动人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算、区块链等新一代信息技术的融合创新和突破应用，培育一批高价值专利，加速实现关键核心技术自主可控。[2021/12/30 8:13:32]
02gadget实现
src目录下的源代码结构如下：
2.1ethsnarks.hpp
libsnark的gadget1库主要围绕sha256实现各种gadgets。ethsnarks在alt_bn128这条椭圆曲线上实现了基于Field的hash函数。
libsnark的电路中各种定义都非常长。libsnark定义一个变量数组类型：pb_variable_array。
ethsnarks.hpp精简了在alt_bn128这条椭圆曲线相关的类型声明：
namespaceethsnarks{
typedeflibff::bigintLimbT;
typedeflibff::alt_bn128_G1G1T;
typedeflibff::alt_bn128_G2G2T;
typedeflibff::alt_bn128_ppppT;
typedeflibff::FqFqT;
typedeflibff::FrFieldT;
typedeflibsnark::r1cs_constraintConstraintT;
typedeflibsnark::protoboardProtoboardT;
typedeflibsnark::pb_variableVariableT;
typedeflibsnark::pb_variable_arrayVariableArrayT;
typedeflibsnark::pb_linear_combinationLinearCombinationT;
央行原副行长吴晓灵：比特币是区块链技术最成功的商业应用:中国人民银行原副行长，清华大学五道口金融学院理事长吴晓灵在《与领导干部谈区块链》一书序言中表示，比特币是区块链技术最成功的商业应用。作为私人货币的比特币有它存在的市场基础，但是也仅限于私人货币领域当中。在主权国家存在的今天，它不可能取代国家发行的法定货币。而比特币即使作为一种私人货币也有致命的弱点，原因在于货币本身要有一定的稳定价值，但比特币价值波动是非常大的。目前，各国监管当局不大会承认比特币作为货币的属性，基本上将它当成一种数字资产对待。吴晓灵还指出，货币的数字化或数字化的货币必须根植于交易和投融资的需求。数字货币、数字资产的属性在不同的场景下可能是货币、虚拟商品、支付工具或者证券，针对上述性质的金融活动目前已有成熟的管理规则，数字货币不同的资产属性所需要配套的金融服务活动也同样需要遵循现有的监管框架。创新业态并不是对所有金融规律和规则的颠覆，未来数字货币将日益融入社会行为之中，我们必须对其有审慎客观的认知。[2020/6/5]
typedeflibsnark::pb_linear_combination_arrayLinearCombinationArrayT;
typedeflibsnark::linear_termLinearTermT;
typedeflibsnark::gadgetGadgetT;
typedeflibsnark::r1cs_gg_ppzksnark_zok_proofProofT;
typedeflibsnark::r1cs_gg_ppzksnark_zok_proving_keyProvingKeyT;
typedeflibsnark::r1cs_gg_ppzksnark_zok_verification_keyVerificationKeyT;
typedeflibsnark::r1cs_gg_ppzksnark_zok_primary_inputPrimaryInputT;
typedeflibsnark::r1cs_gg_ppzksnark_zok_auxiliary_inputAuxiliaryInputT;
}
其中，FieldT特指在alt_bn128线上的点的个数。
2.2utils.hpp/utils.cpp
声音 | Bitfinex交易所首席技术官：CoinGecko数据报告存在问题:据BeInCrypto消息，Bitfinex交易所首席技术官Paolo Ardoino近日表示，CoinGecko对其交易所的数据报告存在问题。CoinGecko是继CoinMarketCap之后的第二大加密货币市场数据平台。Paolo Ardoino表示，CoinGecko明显漏报了Bitfinex交易所的一些市场数据。按照他的说法，Bitfinex的深度值应为400万美元，但是CoinGecko的数据显示仅为26万美元。昨天，他在推特上联系了CoinGecko，并说明了情况，而后者则回复称会进行更正。[2019/11/3]
utils实现了电路实现中常用的功能性函数。
inlineconstVariableTmake_variable(ProtoboardT&in_pb,conststd::string&annotation)
{
VariableTx;
x.allocate(in_pb,annotation);
returnx;
}
make_variable创建一个VariableT。
constVariableArrayTflatten(conststd::vector&in_scalars)
{
size_ttotal_sz=0;
for(constauto&scalar:in_scalars)
total_sz+=scalar.size();
VariableArrayTresult;
result.resize(total_sz);
size_toffset=0;
for(constauto&scalar:in_scalars)
{
for(size_ti=0;i<scalar.size();i++)
{
result.index=scalar.index;
}
}
声音 | 陆勇：区块链等技术发展比预想中的慢:据国际商报3月20日报道，中国机电产品进出口商会视听产品分会秘书长陆勇预计，2019年中国视听产品出口面临着外贸环境更加严峻、世界经济增速或放缓、部分国家贸易保护/单边主义抬头等制约因素，诸多因素叠加或导致市场总体需求疲弱。内生动力不足也对贸易增长有所抑制，追求数量扩张的传统发展方式已难以为继，唯有转型升级依靠技术创新寻求突破。陆勇指出，消费电子领域被业内热捧、代表未来发展趋势的新产品、新技术，如AR/VR、自动驾驶、5G、区块链等，产业发展进程似乎比预想中慢得多，而一些新的消费热点需求尚未打开，产品（如OLED电视等）仍处于产业爆发初期，市场规模偏小，难以弥补传统产品下滑的空间。[2019/3/20]
returnresult;
}
flatten函数将多个VariableArrayT合并成一个VariableArray。其实也很简单，就是把VariableArray中的index都合并到一个VariableArray中。
2.3r1cs_gg_ppzksnark_zok
在libsnark的r1cs_gg_ppzksnark的基础上，稍做改动，让以太坊的预编译智能合约能验证groth16的算法。r1cs_gg_ppzksnark_zok目录中的README.md很清晰的解释了改动的原因。
从以太坊的拜占庭硬分叉之后，以太坊引入了基于ALT_BN128的配对函数计算的预编译合约，合约实现的功能如下：
给定ALT_BN128上两个基点一系列的点(a1,b1,a2,b2,...,ak,bk)，预编译合约能检查：
e(a1,b1)*...*e(ak,bk)是否等于1？
Groth16原有的验证系数为：vk.alpha_beta，vk.gamma以及vk.delta。Groth16的验证等式为：
vk.alpha_beta=e(A,B)*e(-x,vk.gamma)*e(-C,vk.delta)
其中vk.alpha_beta为e(alpha,beta)。
如果直接用之前的验证等式，以太坊上的预编译合约没法实现。在不影响Groth16的安全性的情况下，将Groth16的验证系数变为：vk.alpha，vk.beta，vk.gamma以及vk.delta。Groth16的验证等式也变为：
公告丨X网：因技术升级，ETZ提现暂时关闭:X网今日公告称，因技术升级，ETZ提现暂时关闭，具体开放时间另行通知。[2018/7/5]
e(A,B)*e(-x,vk.gamma)*e(-C,vk.delta)*e(-alpha,beta)=1
r1cs_gg_ppzksnark_zok目录就是实现如上的改动。同时提供了stubs.hpp/stubs.cpp，从json文件中读取相应的验证参数进行验证。
2.4poseidon
poseidon算法的实现在gadgets/poseidon.hpp文件中。
template
usingPoseidon128=Poseidon_gadget_T<6,1,8,57,nInputs,nOutputs,constrainOutputs>;
Poseidon128是Poseidon_gadget_T的一个实例。前面四个参数是poseidon算法的参数，后续会写文章详细介绍poseidon算法以及这些参数的含义。nInputs指定算法的输入的个数，nOutputs指定输出的个数，contrainOutputs指定是否对输出进行约束。
Poseidon_gadget_T的构造函数如下：
Poseidon_gadget_T(
ProtoboardT&pb,
constVariableArrayT&in_inputs,
conststd::string&annotation_prefix
):
GadgetT(pb,annotation_prefix),
inputs(in_inputs),
constants(poseidon_params()),
first_round(pb,constants.C,constants.M,in_inputs,FMT(annotation_prefix,".round")),
prefix_full_rounds(
make_rounds(
1,partial_begin,pb,
first_round.outputs,constants,annotation_prefix)),
partial_rounds(
make_rounds(
partial_begin,partial_end,pb,
prefix_full_rounds.back().outputs,constants,annotation_prefix)),
suffix_full_rounds(
make_rounds(
partial_end,total_rounds-1,pb,
partial_rounds.back().outputs,constants,annotation_prefix)),
last_round(pb,constants.C.back(),constants.M,suffix_full_rounds.back().outputs,FMT(annotation_prefix,".round",total_rounds-1)),
_output_vars(constrainOutputs?make_var_array(pb,nOutputs,".output"):VariableArrayT())
{
}
poseidon算法的计算由好几轮组成：first_round，prefix_full_rounds，partial_rounds(中间，不完整轮)，suffix_full_rounds以及last_round。
_output_vars是输出的变量。这些轮都是通过make_rounds函数实现。
template
staticconststd::vectormake_rounds(
unsignedn_begin,unsignedn_end,
ProtoboardT&pb,
conststd::vector>&inputs,
constPoseidonConstants&constants,
conststd::string&annotation_prefix)
{
std::vectorresult;
result.reserve(n_end-n_begin);
for(unsignedi=n_begin;i<n_end;i++)
{
constauto&state=(i==n_begin)?inputs:result.back().outputs;
result.emplace_back(pb,constants.C,constants.M,state,FMT(annotation_prefix,".round",i));
}
returnresult;
}
make_rounds就是为每一轮准备合适的参数。每一轮的具体实现通过Poseidon_Round实现。
在Poseidon_Round的封装下，Poseidon_gadget_T的generate_r1cs_constraints以及generate_r1cs_witness相对简单，小伙伴们可以自行查看源代码。
03示例代码
在ethsnarks的基础上，实现Poseidon函数的电路就非常简单了。构造一个简单的电路，给大家参考一下。
电路的需求：实现Poseidon计算，输入为两个FieldT，输出为一个FieldT。输出作为电路的publicinput。
#include"ethsnarks.hpp"
#include"gadgets/poseidon.hpp"
usingnamespaceethsnarks;
namespacetestproject{
usingTestHash=Poseidon128<2,1>;
classtest_gadget:publicGadgetT{
public:
VariableToutput;
VariableTinput0;
VariableTinput1;
TestHashtHash;
test_gadget(
ProtoboardT&pb,
conststd::string&prefix
):GadgetT(pb,prefix),
output(make_variable(pb,FMT(prefix,".output"))),
input0(make_variable(pb,FMT(prefix,".input0"))),
input1(make_variable(pb,FMT(prefix,".input1"))),
tHash(pb,create_var_array({input0,input1}),FMT(prefix,".testhash"))
{
}
voidgenerate_r1cs_witness(
ethsnarks::FieldTw_input0,
ethsnarks::FieldTw_input1,
ethsnarks::FieldTw_output)
{
pb.val(input0)=w_input0;
pb.val(input1)=w_input1;
pb.val(output)=w_output;
tHash.generate_r1cs_witness();
}
voidgenerate_r1cs_constraints()
{
pb.set_input_sizes(1);
tHash.generate_r1cs_constraints();
pb.add_r1cs_constraint(ConstraintT(output,1,tHash.result()),
FMT(annotation_prefix,"output==Poseidon(input0||input1)"));
}
};
};
总结：
ethsnarks在libsnark的基础上，实现了以太坊上与zkSNARK相关的智能合约和电路。ethsnarks本身也是libsnark应用很好的学习示例。libsnark的gadget1库主要围绕sha256实现各种gadgets。ethsnarks在alt_bn128这条椭圆曲线上实现了基于Field的hash函数。
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