Itifaki ya Faragha, Mwanzo hadi Mwisho

Utafiti Asili kutoka Annkkitaaa

Kuunganisha kila sehemu kuwa muamala mmoja wa faragha wa Zcash

Mfululizo: Zcash kutoka Kanuni za Kwanza . Makala ya 6 . Itifaki ya Faragha (hitimisho) Hadhira: wanaoanza ambao wamesoma Makala ya 0 hadi 5. Hapa ndipo kila kitu kinaunganishwa. Utakachobaki nacho: muundo kamili na sahihi wa kiakili wa muamala wa faragha wa Zcash, wenye kila dhana kutoka katika mfululizo ikiwa mahali pake sahihi, na kila duara kutoka Makala ya 0 likiwa limefungwa.

Tulianza, katika Makala ya 0, kwa kitendawili na simulizi kuhusu bahasha zilizofungwa kwenye ubao wa umma. Kisha tulitumia makala tano kujenga sehemu zake: nyuga zenye kikomo, mikunjo duaradufu, commitment, miti ya Merkle, na mathibitisho ya maarifa sifuri [zero-knowledge proofs]. Sasa tunaziunganisha na kutazama malipo halisi ya faragha yakifanya kazi, mwanzo hadi mwisho.

1. Kwa nini unapaswa kujali?

Kila sehemu uliyojifunza peke yake ina werevu. Lakini uchawi wa Zcash uko katika jinsi zinavyoungana. Nullifier pekee haitoi faragha. Commitment pekee haizuii ughushi. Thibitisho pekee halithibitishi jambo lolote muhimu. Ni muunganiko unaobadilisha vipengele vitano kuwa pesa ambazo kwa wakati mmoja zina faragha na zinaaminika.

Makala hii ni muunganiko huo. Mwishoni, sentensi “mtandao unathibitisha muamala ambao hauwezi kuuona” haitahisi tena kama kitendawili bali kama tokeo dhahiri la sehemu ambazo tayari unaelewa.

2. Wahusika, wameunganishwa tena

Huu hapa mfululizo mzima katika ukurasa mmoja, ukilinganisha simulizi la Makala ya 0 na utaratibu halisi.

3. Funguo zinatoka wapi

Kila kitu ambacho mtumiaji anaweza kufanya hutokana na siri moja, ufunguo wa kutumia pesa [spending key], kupitia mpangilio wa njia moja (kila mshale ni utokaji usiorejesheka, kutokana na milango ya siri katika Makala ya 2 na 3):

Mambo mawili yanafaa kuzingatiwa, yote yakiwa matokeo ya makala za awali:

• Mgawanyo huu hukuruhusu kutoa ufunguo wa kutazama [viewing key] (kwa mfano, kwa mkaguzi) unaofichua miamala yako bila kumpa uwezo wa kutumia pesa. Faragha ni ya kuchagua, si ya yote-au-hakuna.
• Kila utokaji ni wa njia moja: kumiliki ufunguo wa kutazama hakumruhusu kamwe mtu yeyote kurejesha ufunguo wa kutumia pesa, hasa kama mlango wa siri wa mkunjo duaradufu kutoka Makala ya 2 unavyofanya kazi yake.

4. Kutumia dokezo: madai manne

Ili kutumia dokezo kwa faragha, lazima uushawishi mtandao kuhusu mambo manne kwa wakati mmoja bila kufichua dokezo, thamani yake, nafasi yake, au utambulisho wako. Kila dai hutimizwa na sehemu ambayo tayari unaijua.

Thibitisho halifichui hata moja ya hoja za msingi (ni dokezo gani, ufunguo wa nani, thamani gani). Linafichua tu kwamba madai yote manne ni sahihi. Huo ndio ujanja wote wa Zcash wa faragha, ulioelezwa katika mchoro mmoja.

5. Mbinu ya salio la thamani (faida tuliyohifadhi)

Huko katika Makala ya 2 na 3 tulibaini kuwa commitment za Pedersen hujumlishika: commitment ya v_1 pamoja na commitment ya v_2 ni commitment ya v_1 + v_2. Hapa ndipo hilo linapolipa.

Kila dokezo la ingizo na utoaji hubeba commitment ya thamani [value commitment]: commitment ya Pedersen v.G + r.H inayoficha kiasi chake v. Kwa sababu hizi hujumlishika, mtandao unaweza kukokotoa:

(sum of input value commitments) − (sum of output value commitments)

Muamala unapokuwa na salio (hakuna pesa zinazoundwa au kuharibiwa), sehemu za v hufutika kikamilifu, zikibakisha commitment ya thamani sifuri, iliyofichwa na ubahatishaji uliosalia. Mtumaji huthibitisha kuwa anajua ubahatishaji huo uliosalia kwa kutengeneza sahihi ndogo iitwayo sahihi ya kufunga [binding signature]. Sahihi halali ya kufunga inawezekana tu wakati thamani zinasawiana kweli, ilhali hakuna kiasi hata kimoja kilichofichuliwa.

Huu ndio mfano safi zaidi katika mfululizo mzima wa kwa nini tulihitaji commitment za homomofia zinazotegemea mkunjo. Kanuni ya “pesa zinazoingia ni sawa na pesa zinazotoka” inatekelezwa kwa kujumlisha bahasha zilizofungwa pamoja na kukagua kuwa matokeo yanafungwa hadi sifuri.

6. Muamala kamili, ukitazamwa mwanzo hadi mwisho

Hebu tuunganishe Alice akimlipa Bob. Tutatumia muundo wazi wa Sapling wa “upande wa matumizi / upande wa utoaji” kama kielelezo cha kufundishia.

Muamala wa faragha hujumuisha aina mbili za maelezo:

Pamoja na sahihi ya kufunga moja juu ya kifurushi kizima, inayotekeleza salio la thamani (Sehemu ya 5).

Fuatilia faragha: mtandao ulikagua anchor, ukakagua kuwa nullifier ilikuwa mpya, ukathibitisha thibitisho, na ukathibitisha salio. Ulikubali malipo halali bila kujifunza kiasi chochote, anwani yoyote, wala dokezo lililotumika. Wakati huo huo, nullifier ya dokezo lililotumika (kifo chake) na commitment mpya ya Bob (kuzaliwa kwa dokezo lake) hukaa katika miundo miwili tofauti ya umma bila kiungo kinachoonekana kati yake, kiungo kilichokatwa kutoka Makala ya 0.

7. Kufunga kila duara kutoka Makala ya 0

Makala ya 0 ilifungua maswali kimakusudi. Haya yote yapo hapa, yamefungwa.

Kitendawili kutoka ukurasa wa kwanza, thibitisha usichoweza kuona, sasa kimeondolewa kabisa. Mtandao huthibitisha madai kuhusu data iliyofichwa, kamwe data yenyewe.

8. Sapling dhidi ya Orchard, kwa kifupi

Tulifundisha kwa muundo wa Sapling kwa sababu mgawanyo wake uko wazi zaidi. Muundo wa sasa, Orchard, husafisha badala ya kubadilisha mawazo haya:

Kila dhana katika makala hii huhamishwa moja kwa moja; Orchard hasa huunganisha matumizi na utoaji pamoja na kubadilisha mfumo wa uthibitisho usio na sherehe. Nguzo tano hazijabadilika.

9. Tahadhari ya uaminifu

Hii ndiyo picha kamili zaidi katika mfululizo, lakini bado ni kielelezo. Tumefupisha usimbaji mahususi wa nyuga wa dokezo, fomula sahihi za utokaji wa funguo, ubahatishaji upya wa funguo za matumizi, anwani zilizoainishwa, sehemu za ujumbe, ushughulikiaji wa ada, tofauti kati ya commitment za thamani na commitment za madokezo kwa undani kamili, na jukumu sahihi la kila sahihi. Pia tumewasilisha mtiririko mmoja wa kawaida; miamala halisi inaweza kubeba matumizi na utoaji mengi kwa wakati mmoja na inaweza kuchanganya sehemu za uwazi na za faragha. Chanzo chenye mamlaka ni Ufafanuzi wa Itifaki wa Zcash. Sasa unashikilia umbo sahihi; ufafanuzi hujaza kila kipimo.

10. Muhtasari

• Muamala wa faragha huunganisha vipengele vyote vitano: dokezo (thamani), commitment yake katika mti wa commitment za madokezo, nullifier ya kuzuia matumizi mara mbili, commitment za thamani kwa salio, na zk-SNARK inayovifunga vyote pamoja.
• Matumizi huthibitisha madai manne kwa wakati mmoja, kwamba dokezo lipo, umeidhinishwa, nullifier yake ni sahihi, na thamani ina salio, katika maarifa sifuri, bila kufichua hoja zozote za msingi.
• Salio la thamani hutekelezwa kwa kujumlisha commitment homomofia na kukagua kuwa zinafungwa hadi sifuri, kupitia sahihi ya kufunga, bila kiasi chochote kufichuliwa.
• Uwezo wa mtumiaji hutokana na ufunguo wa kutumia pesa mmoja kupitia mpangilio wa njia moja, unaowezesha funguo za kutazama zinazofichua bila kutoa uwezo wa kutumia pesa.
• Mtandao huthibitisha madai kuhusu data iliyofichwa, hivyo kuondoa kitendawili cha uthibitishaji-dhidi-ya-faragha kutoka Makala ya 0. Kila duara lililofunguliwa hapo sasa limefungwa.
• Orchard husafisha Sapling (Vitendo vilivyounganishwa, Halo 2 bila usanidi unaoaminika, mikunjo ya Pasta, Sinsemilla) bila kubadilisha nguzo tano.

Kamusi

Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara

Je, mtandao huona kiasi au nani amelipa nani?
Hapana. Unathibitisha thibitisho, upya wa nullifier, anchor, na sahihi ya kufunga. Thamani zote za faragha hubaki zimefichwa.

Ni nini kinachonizuia kutumia dokezo mara mbili?
Nullifier. Matumizi huiweka hadharani; mtandao hukataa nullifier yoyote ambayo tayari iko katika seti ya nullifier. Dokezo lilelile kila wakati hutoa nullifier ileile.

Salio linawezaje kukaguliwa ikiwa kiasi kimefichwa?
Commitment za thamani hujumlishika kwa homomofia; commitment za muamala wenye salio hufutika hadi commitment ya sifuri, jambo ambalo sahihi ya kufunga huthibitisha.

Je, ninaweza kuthibitisha miamala yangu kwa mkaguzi bila kupoteza udhibiti?
Ndiyo. Mpe ufunguo wa kutazama. Hufichua shughuli zako za faragha lakini hauwezi kuidhinisha matumizi, kutokana na mpangilio wa funguo wa njia moja.

Je, Sapling imepitwa na wakati sasa kwa kuwa Orchard ipo?
Zote zimekuwepo kwenye mtandao; Orchard ndio muundo wa sasa. Dhana zake zinashirikiwa, hivyo kuelewa moja hukupa nyingine.

Jaribu intuisheni yako

Rafiki anasema: “Kwa kuwa thibitisho huficha kiasi, mwizi angeweza kudai tu kuwa utoaji wake una thamani zaidi kuliko ingizo lake na kuchapisha pesa za bure.” Kwa kutumia Sehemu ya 5, eleza kwa sentensi mbili kwa nini hili haliwezekani. (Jibu hapa chini.)

Mfululizo, umekamilika

Sasa umesafiri kutoka kitendawili kimoja hadi malipo kamili ya faragha:

Kuanzia hapa, mkondo wa asili unaingia kwa kina zaidi: utendaji wa ndani wa Groth16 na Halo 2, sherehe za usanidi unaoaminika, sakiti za Sapling na Orchard kwa undani, utokaji wa funguo na anwani zilizoainishwa, na mageuzi ya itifaki katika maboresho ya mtandao. Lakini msingi sasa umewekwa, na kila moja ya mada hizo ina mahali pa kuunganishwa.

Sehemu ya mfululizo wa Zcash kutoka Kanuni za Kwanza kwa ZecHub. Imeidhinishwa chini ya CC BY-SA 4.0.