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。
现场 | 上海黄金交易所理事长焦瑾璞：数字技术是金融基础设施功能实现的有利之策:金色财经报道，9月26日，外滩大会第三日，上海黄金交易所理事长、上海市政协委员、经济委员会副主任委员焦瑾璞现场进行主题分享《数字技术赋能金融基础设施建设》指出，
金融基础设施是国际金融中心建设的基石。2020年上海基本建成与我国经济实力以及人民币国际地位相适应的国际金融中心，国际金融中心有大量的金融机构以及交易活动的集聚，金融技术设施尤为关键。
此外，金融基础设施与数字技术相伴相生，共同发展。比如，中央政权存管机构从无纸化到电子化、证券结算体系保证DVP的实现、重要支付系统依赖数字技术实现安全可靠的资金转账功能、中央对手方（CCP）通过合约替代、净额轧差、逐日盯市等制度及系统安排来管理风险。
数字技术是金融基础设施功能实现的有利之策，大数据、云计算、人工智能等技术提高金融基础设施的安全性；区块链、智能合约在交易所的新应用，在股票发行、分类以及记录上的探索；数字技术提高金融基础设施的普惠性。
?[2020/9/26]
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;
动态 | Ripple首席技术官驳回Coin Metrics报告指出的Ripple关于XRP数量的错误:据ambcrypto报道，Ripple首席技术官David Schwartz驳回Coin Metrics报告指出的Ripple关于XRP数量的错误，称这只是时间轴计算不同的问题。据此前报道，Coin Metrics近日的一份报告中指出，Ripple季度报告中重回托管的XRP数量与链上数据存异，差额达2亿XRP，Ripple的实际XRP托管模式可以使其资金释放速度加快21年，具体取决于每月Ripple清算XRP的数量。[2019/5/18]
typedeflibsnark::protoboardProtoboardT;
typedeflibsnark::pb_variableVariableT;
typedeflibsnark::pb_variable_arrayVariableArrayT;
typedeflibsnark::pb_linear_combinationLinearCombinationT;
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;
}
声音 | 深圳市政协委员：运用区块链等技术推进深圳国际贸易便利化平台建设:7月19日，深圳市政协召开“深圳营造国际一流营商环境”专题协商会。市政协委员张国钧表示，要进一步运用大数据、物联网、人工智能和区块链等高新技术手段推进深圳国际贸易便利化平台建设。[2018/7/20]
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;
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。
浙江机器人产业集团:利用区块链的技术打造新“产业生态圈”:据中新网宁波报道，5月10日，第五届中国机器人峰会暨智能经济人才峰会在浙江余姚举行，会上浙江机器人产业集团董事长甘中学表示，浙江机器人产业集团正积极打造“工业淘金网”，利用区块链的技术，把金融服务、供需对接、标准定制、质量监测融在一起，开放赋能打造新的“产业生态圈”。[2018/5/11]
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：
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>;
韩国首尔市长表示将把区块链技术融入市政系统:据外媒Finace magenment报道，韩国首尔市长表示，区块链技术可以融入城市生活的各个方面，例如公共交通和公务员的福利计划。[2018/4/7]
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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