Circom+SnarkJS 入门笔记（1）

安装

• Circom macOS二进制程序：https://docs.circom.io/downloads/downloads/
• 系统里要配置好Rust开发环境和Node.js开发环境。
• 安装circom
• 会将二进制文件安装到$HOME/.cargo/bin
• 会在target/release中生成二进制文件
• git clone https://github.com/iden3/circom.git
• cargo build --release
• cargo install --path circom
• 可以在命令行中使用Circom: circom --help
• 安装snarkjs
• npm install -g snarkjs

背景知识

• 算术电路：zkSNARKs要求将要证明的计算论断建模为算术电路。算术电路即为对域 中元素进行模 加法或乘法操作用加法门/乘法门/线路组成的算法描述模型。p = 21888242871839275222246405745257275088548364400416034343698204186575808495617
• 电路的信号(signal)：每条线路上的域元素值，包括输入信号，中间信号和输出信号。
• 约束：以门为变量的方程组，描述信号之间的关系，即为电路的信号必须满足的条件。
• R1CS(rank-1 constraint system)：描述电路的约束集合，以下形式方程的方程组，s_1,...,s_n为算术电路的信号：
• (a_1*s_1 + ... + a_n*s_n) * (b_1*s_1 + ... + b_n*s_n) + (c_1*s_1 + ... + c_n*s_n) = 0
• 证据：满足电路约束的信号集合赋值，R1CS的解。
• zk-SNARK：一种简洁高效的NIZK证明系统，在不泄漏证据信息的情况下证明拥有满足电路约束的证据信号集合。

快速开始

• 保存下述程序为multiplier2.circom

•      pragma circom 2.0.0;
  
       /*这个电路检验c是a与b的乘积*/
  
       template Multiplier2 () {  
  
       // 信号声明
       signal input a;  
       signal input b;  
       signal output c;  
  
       // 约束
       c <== a * b;  
       }
  
       /*创建模板的一个实例*/
       component main = Multiplier2();
  
  

编译程序

• circom multiplier2.circom --r1cs --wasm --sym --c
• --r1cs : 生成multiplier2.r1cs，包含电路R1CS约束系统的二进制文件
• --wasm：生成multiplier2_js文件夹，包括multiplier2.wasm
• --c：生成multiplier2_cpp文件夹，包括multiplier2.cpp等用来生成证据的文件
• --sym：生成multiplier2.sym，调试打印约束系统的符号文件

计算证据

• 假设要证明知道两个数乘积为33
• 创建输入文件input.json: {"a": 3, "b": 11}
• 在multiplier2_js中：node generate_witness.js multiplier2.wasm input.json witness.wtns
• 或在multiplier2_cpp中：make ; ./multiplier2 input.json witness.wtns
• 注意安装C++库依赖：nlohmann-json3-dev, libgmp-dev ,  nasm

用零知识证明系统证明电路

• Powers of Tau
• snarkjs powersoftau new bn128 12 pot12_0000.ptau -v
• snarkjs powersoftau contribute pot12_0000.ptau pot12_0001.ptau --name="First contribution" -v
• Phase 2
• snarkjs powersoftau prepare phase2 pot12_0001.ptau pot12_final.ptau -v
• snarkjs groth16 setup multiplier2.r1cs pot12_final.ptau multiplier2_0000.zkey
• snarkjs zkey contribute multiplier2_0000.zkey multiplier2_0001.zkey --name="1st Contributor Name" -v
• snarkjs zkey export verificationkey multiplier2_0001.zkey verification_key.json
• 生成证明
• snarkjs groth16 prove multiplier2_0001.zkey witness.wtns proof.json public.json
• 验证证明
• snarkjs groth16 verify verification_key.json public.json proof.json