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。
声音 | 人民日报：区块链等技术融合发展催生的新服务属于全新业态:人民日报今日刊文称，数字经济的范畴较为广泛，从技术层面的大数据、物联网、云计算、区块链，到应用层面的数字金融、新零售、智慧城市等，都属于数字经济的范畴。如果说外卖、共享单车等新业态仍属于新旧结合，那么由大数据、云计算、区块链等技术融合发展催生的新服务，则属于全新业态。数字经济时代，这些新业态将成为至关重要的经济增长点。[2020/1/2]
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;
typedeflibsnark::pb_linear_combination_arrayLinearCombinationArrayT;
声音 | 曹岗：区块链技术在金融里面会产生非常大的影响:近日，金融科技论坛暨第七届普惠金融论坛于2019年12月19日在北京召开，北京智源人工智能研究院副院长曹岗出席并演讲。曹岗表示，从国家层面讲，中央提到了核心的几个词：2017年讲的大数据，2018年讲的是人工智能，今年讲的是区块链。这些信息技术在整个科技里面，在金融里面会产生非常大的影响，也产生了很多新的商业模式，新的产品形态。从培养人才的角度来讲，各个高校都有新的学科出现，出现了金融科技相关的学科，或者在计算机系相关的专业里面加入经济学的课程，在经济学里面也逐渐出现信息应用的学科，在这些方面经过融合之后，社会上会有大量的经过专业化培训的人走到市场上来。但是更主要的还是存量的人力资源，已经在行业里面的这些从业人员。[2019/12/24]
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
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;
动态 | 上海区块链技术和产业发展新闻通气会今日召开:10月31日，上海市经济信息化委组织召开了本市区块链技术和产业发展新闻通气会。会议介绍了当前上海区块链技术和产业的发展情况。会上，中国宝武集团、中远航运集团、同济大学、上海金融行业协会等机构分别向媒体介绍了各自运用和研发区块链技术的有关情况。（证券时报）[2019/10/31]
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;
}
}
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：
声音 | 观点：发展区块链技术务必去伪存真:第一财经发布社论文章称，就在这次中央局集体学习区块链技术见诸报端后，此前一些“炒币”者和借区块链之名行事者弹冠相庆，以为又可以借此重整旗鼓。但这事实上是一种误解，此番中央局学习、习总书记强调的区块链，是基于其背后真正的技术，去伪存真。从长期看，区块链的广泛应用将在未来形成全新的社会治理架构，有效赋能国家治理体系和治理能力现代化建设。当然，对于一些打着区块链技术名义、行金融欺诈之实的平台和组织，务必加大打击力度，既防范后者对区块链技术的污名化，也能借此激浊扬清、去伪存真。[2019/10/27]
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：
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。
加拿大皇家银行资本分析师：加密货币和区块链技术可能会膨胀为10万亿美元的行业:据CNBC报道，RBC（加拿大皇家银行）资本分析师Mitch Steves称，Facebook此次数据泄露事件对于区块链技术来说可能是个好消息。Mitch Steves表示，在未来，像自己这样的人不再需要照片提交给Facebook，同时，用区块链技术可以跟踪你发布的照片，并确保它不会被访问你的人分享。他还表示，未来15年内，加密货币和区块链技术可能会膨胀为10万亿美元的行业，分布计算式开源软件的使用将帮助市场快速发展。Facebook上周五被曝发生用户数据大规模泄露事件，约5000万用户信息被收集并遭到滥用。[2018/3/22]
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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