MAS:一文讀懂以太坊最新二層隱私技術Zkopru，實現ETH、ERC20和ERC721代幣標準互通

7月20日，Ethereum9?創始人WanseobLim在太坊技術論壇ethresear.ch上正式發布了Zkopru，這是一種二層私人交易擴容解決方案，同時使用了zk-SNARK和Optimisticrollup技術。它能夠以很低的成本支持ETH，ERC20，ERC721代幣在二層網絡內進行私人轉移和原子交換。此外，借助預付款功能，用戶可以在交易確認之前從二層提取資產。

非常高興分享以太坊二層隱私技術Zkopru的實現。從去年11月開始，我和

4.使用chacha20算法對數據進行加密，并使用臨時公共密鑰創建備忘錄數據：

ephemeral=random.new()

public_ephemeral=generator.multiply(ephemeral)

shared_key=recipient_jubjub.multiply(ephemeral)

ciphertext=chacha20.encrypt(data,shared_key)

memo=public_ephemeral+ciphertext

解密

使用Diffie-Hellman密鑰交換協議，接收者還使用公共臨時密鑰和私有密鑰創建共享密鑰。

1.解析備注并獲取共享密鑰：

public_ephemeral,ciphertext=parse(memo)

shared_key=public_ephemeral.multiply(private_key)

2.使用共享密鑰解密ciphertext:

decrypted=ciphertext.decrypt(shared_key)

數據：Fantom網絡1inch平臺總交易量已達10億美元:7月10日消息，DEX聚合器1inch官方宣布，Fantom網絡1inch平臺總交易量已達10億美元。[2023/7/10 10:46:31]

3.接收者使用解密結果嘗試生成各種可能的UTXO。這是因為加密的數據只有49個字節以最小化調用數據的大小。因此，接收者應嘗試各種組合以檢查交易是否包括被恢復的UTXO哈希。如果未能在TX中找到已恢復的UTXO，則認為TX沒有接收方的輸出。

壓縮數據

為了最大程度地減少調用數據，Zkopru將原始數據壓縮為49字節數據。首先，它擺脫了加密候選者的公鑰，因為接收者將使用自己的公鑰來推斷出。并且，它使用TokenID，該TokenID將支持的token地址和索引從0映射到255。然后，由于value可以是ether，erc20Amount或nftId，因此接收者針對這3種情況創建了三種類型的UTXO。最后，如果在交易的輸出列表中存在任何推斷出的UTXO，則接收者成功接收了UTXO。

局限性

Zkopru不會強制回路檢查加密協議。因此，如果發送者未使用適當的共享密鑰或數據，則接受者將不會收到備注。

原子交換

Zkopru以直接方式支持原子交換。如果A和B想要交換其資產，則它們會彼此創建備注并將所需的備注公開在交易數據上。然后，協調者應對相反的交易進行配對或被削減。

例如，愛麗絲想用天的50ETH交換鮑勃的1000DAI。

愛麗絲支出她的60ETHnote，并為自己創建了10ETHnote，并為鮑勃創建了50ETHnote。

報告：哈薩克斯坦立法機構推動新的加密規則:金色財經報道，據俄羅斯塔斯社周三報道，哈薩克斯坦議會（該國立法機構的下議院）已經批準了五項新的加密法案。下議院經濟改革和區域發展委員會成員Ekaterina Smyshlyaeva表示，這些法案涉及“有擔保和無擔保數字資產”的發行和流通。Smyshlyaeva還表示，這些法案是“按照”總統Kassym-Jomart Tokayev關于遏制與加密采礦相關問題的指示制定的。自5月以來，政府要求加密礦工向地方當局注冊其業務。7月，Tokayev簽署了增加對加密礦工征稅的法律。盡管這些法案仍處于立法程序的第一階段，但熟悉訴訟程序的消息人士表示，該立法很可能會成為法律。（coindesk）[2022/10/12 10:32:45]

愛麗絲還計算她未來的1000DAInote的哈希值，并將該哈希值暴露給她交易的swap字段。

鮑勃則支出他的3000DAInote，并為自己創建了2000DAInote，為愛麗絲創建了1000DAInote。

鮑勃還計算他未來的50ETHnote的哈希值，并將該哈希值暴露給他的交易的swap字段。

一旦協調者匹配了交易池中成對的交易集，它將把交易對包括在一個新區塊中。

如果一個區塊僅包含其中一個，則協調者將被削減。

Zkopru正在使用一種簡單版本的原子互換。然而如果你想要檢驗一種基于MPC的zk原子互換模型，你可以在這里看到詳細信息。

Merkle樹結構

UTXO樹和withdrawal樹中的備注在下一個版本將有64深度。將只有一個單一的UTXO樹和一個提取樹。

比特幣全網未確認交易數量為3853筆:金色財經報道，據BTC.com數據顯示，目前比特幣全網未確認交易數量為3853筆，全網算力為233.74 EH/s，24小時交易速率為3.09交易/s，目前全網難度為30.98 T，預測下次難度上調1.08%至31.31 T，距離調整還剩3天7小時。[2022/9/11 13:22:09]

Zkopru的樹林由UTXO樹，nullifier樹和withdrawal樹組成。

UTXO樹是僅追加用法，包含UTXO的Merkle樹。通過提交包含Merkle證明，用戶可以將UTXO用作交易的流入。并將交易的輸出結果附加回最新的UTXO樹中。

另外，如果zk-transaction創建withdrawal輸出，則Zkopru會將它們附加到最新的withdrawal樹中。將樹的根被標記為已完成后，所有者可以通過證明所有權來提取資產。

然后，通過commitment-nullifier方案，將用過的UTXO的nullifier標記為在nullifier樹中使用。如果交易試圖使用已經無效的葉子，它將變為無效，并且挑戰者系統會大幅削減區塊提議者。

Merkle樹規范

{%hintstyle=“warning”%}

UTXO樹&withdrawal樹在Burrito版本上有64深度https://github.com/zkopru-network/zkopru/issues/35

網石F&C將其子公司Floppy Games更名為“Metaverse Games”:8月29日消息，韓國手游巨頭網石集團核心子公司Netmarble F&C近日將6月收購的游戲開發商Floppy Games更名為“元宇宙游戲”（Metaverse Games）。該公司表示，Floppy Games更名為元宇宙游戲是為了展示其業務方向。

此外，網石F&C正在運營基于區塊鏈技術的游戲、數字人、娛樂、內容（網絡漫畫、網絡小說）、商業、電子錢包等為一體的Web3娛樂平臺“Cube”。它旨在使用基于幣安智能鏈（BSC）的加密貨幣Cube形成一個元宇宙學生態系統，并正在開發一個以數字頭像和數字身份構成的元宇宙。（inews24）[2022/8/29 12:54:35]

{%endhint%}

如何管理UTXO樹

單個UTXO樹是用于成員資格證明的稀疏Merkle樹。它使用Poseidon哈希生成zkSNARK證明以隱藏支出哈希及其路徑。

要將新樹葉追加到UTXO樹，協調者將執行以下步驟。1.準備一個陣列。2.協調者選擇要包括的MassDeposits，并將MassDeposits中的每筆存款附加到陣列中。3.二層交易生成新的UTXO。將新生成的UTXO附加到陣列。4.以區塊大小為32對準備好的數組進行分割。5.構造子樹(sub-tree)并執行子樹rollup。

假設UTXO樹已被個事項完全填充，系統將被填充的樹進行存檔并啟動一個新樹。也允許使用歸檔樹來引用交易的包含證明。

Nullifier樹

每次轉賬，提款和遷移交易都支出帶有包含證明的UTXO，并標記在nullifier樹上使用的派生nullifier。因此，nullifier樹是一個很大的稀疏Merkle樹，它記錄了深度為254的稀疏Merkle樹中每一個用過的UTXO。因此，Zkopru使用最便宜的哈希函數keccak256作為nullifier樹的哈希函數。

數據：持有超32枚ETH的地址以114318個創16個月新高:7月6日消息，據Glassnode數據顯示，持有超32枚ETH的地址數量為114318個，創16個月新高。[2022/7/6 1:55:19]

要更新nullifier樹，協調者執行以下步驟：

選擇交易并從交易中收集所有nullifier。

檢查是否存在任何已使用的nullifier。

將每個nullifier標記為已使用。在更新過程中，如果所有nullifier都沒有更改nullifier樹的根，請丟棄該交易，因為它會嘗試進行雙花。

就像UTXO樹一樣，Zkopru樂觀地更新了nullifier樹的根。如果有任何問題，我們可以通過生成防欺詐鏈上證明一個nullifier被使用了不止一次。要查看工作原理，請參閱

RollUpChallenge.sol和

SMT.sol。

提款樹

與withdrawal樹和UTXO樹的唯一區別在于，withdrawal樹使用keccak256作為哈希函數。之所以使用keccak256，是因為Zkopru在智能合約上需要提取樹的Merkle證明，而在SNARK回路中則需要UTXO樹的Merkle證明。在樹的根定型后，withdrawal樹中的葉子在1層智能合約中便是可以提取的。

要更新提款樹，協調者執行以下步驟：

收集已選擇交易的所有withdrawal葉子。

拆分出區塊大小為32的withdrawal數組。

構造子樹并執行子樹rollup。

大量存款

當用戶將資產存入Zkropu時會發生什么:

Zkopru合約將給定數量的資產從用戶帳戶轉移到自身。

驗證note是否帶有給定信息的一個有效哈希。

將note合并到MassDeposit列表的最后一項。

什么是MassDeposit？

MassDeposit是用于rollup證明的單個mergedLeavesbytes32值。可在此處檢查什么是rollup證明mergedLeaves。如果協調員提出一個包含MassDeposits的區塊，則該區塊會將MassDeposit中的所有note追加到其UTXOMerkle樹。

協調員如何處理MassDeposits？

協調員只能包括不再更改的“已承諾”MassDeposit。為了包含MassDeposit，協調員將監視Zkopru合約中的存款事件。

MassDeposit什么時候變成“已承諾”？

盡快將存款推到二層網絡。因此，當協調員提出每個新區塊時，它將凍結最新的MassDeposit。

協調員可以包含多個MassDeposit嗎？

是的，可以在最大挑戰成本范圍內一次包含多個MassDeposit。

大規模遷移

大規模遷移的基本思想非常簡單。雖然1層合約上的存款交易創建了MassDeposit對象，但是交易的“遷移”類型輸出可以創建MassMigration，該MassMigration為其目的地網絡構造MassDeposit。

交易可以具有UTXO，遷移或取款類型的輸出。

在Zkopru中，要進行遷移，就會涉及到源網絡和目標網絡。一旦完成源網絡上的大規模遷移，就可以執行源網絡上的migrationTo函數。該函數可以移動資產，同時為目標網絡創建MassDeposit對象。

因此，目標網絡應實現acceptMigration函數。更多信息在這里

rollup之間的遷移標準將通過EIP進行標準化。

即時取款

在Zkopru中，提取者可以通過設置每個提取note的即時提取費用來請求即時提取。然后，任何人都可以提前為未完成的提款付款并收取費用。

為了請求即時提款，所有者為她的note生成ECDSA簽名并進行廣播。擁有足夠資產且可支付的任何人都可以使用簽名提前支付取款。一旦Zkopru成功包含該交易，智能合約便將提款note的所有權轉移給付款人。最后，預付款人在完成交易后將其提取。

我們可以有一個分散的公開市場來收取即時取款費。要跟進最新進展，請訂閱此github:?https：//github.com/zkopru-network/zkopru/issues/333

結論

根據此規范，我們已成功使用Circom，Solidity，Typescript等構建了測試網。

使用zk-SNARK和Optimisticrollup的以太坊二層私人交易擴展解決方案。-zkopru-network/zkopru

首先，我們可以實現了一種每筆zk交易可承受的gas成本。平均值約為8800gas，當gas限制為1,150,000且區塊時間為13.2秒時，理論上最大的TPS為105。在Zkopru中，交易數據消耗約534個字節。由于證明數據為256字節，因此如果將來應用證明聚合，我們可以減少大約兩倍的交易成本。否則，每個區塊提出和最終確定的存儲成本分別約為168kgas和55kgas。當我們包括350筆交易時，此成本約為區塊生成成本的6.7％。

此外，我們可以利用OptimisticRollup的靈活性來實現許多功能。首先，Zkopru通過多個SNARK驗證密鑰支持各種類型的交易。您甚至可以使用1個輸入和4個輸出，或4個輸入和1個輸出完成一筆交易。通過OptimisticRollup的靈活性，使其支持多種類型的交易非常簡單。其次，Zkopru實現了精確類型的挑戰案例。這意味著，如果區塊的第n個交易有問題，則質詢僅檢查該特定交易。

另外，Zkopru需要您在計算機上運行節點，這一點也很重要。因此，SNARK高效率性和輕節點是軟件實現要考慮的重要因素。因此，我們將使用Typescript和NodeJS構建該項目，以供將來在基于本機的移動應用程序中使用。預計輕型節點將僅消耗約50?100MB的存儲空間用于樹管理。

總結一下工作，我們希望Zkopru可以用于以太坊的隱私交易層。它既快速，便宜，又可移植到升級版本。歡迎感興趣的人為該項目進行捐款。您可以通過Zkopru的文檔頁面查看一個已經組織過的版本。

感謝你閱讀本文。

參考文獻：

Ethereum93/4:Optimisticrollupforzk-Mimblewimble1

BarryWhitehat’szk-rollup1

JohnAdler’sMinimalViableMergedConsensus1

Plasma-group’sOptimisticRollup

BatchDepositsforrollup/mixers/MACI

Massmigrationtopreventuserlockininrollup

Tags：KOPASSMERMASBitKop TokenBooBanker Research AssociationMERD幣MAST

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