Zcash是什么

显示全部楼层 · 发表于 2017-6-30 16:54:19

Zcash.jpg

Zcash 是 bitcoin 的分支，保留了 bitcoin 原有的模式，基于比特币 0.11.2 版代码修改的。Zcash 钱包资金分 2 种:透明资金、私有资金，透明资金类似比特币资金;私有资金加强了隐私性，涉及到私有资金的交易是保密不可查的，透明资金与透明资金的交易是公开可查的。
Zcash 被称为零币，与‘灵’同音，不好听，且有归零的感觉，统一称为 Z 币。Zcash 主链的币叫 ZEC，等同于 BTC，测试链的币称为 TAZ。

地址

Zcash 中含有 2 种地址，实现 bitcoin 和 zcash 的兼容。

1、透明资金地址 taddr类 bitcoin 地址，保存在 UTXOs 中，长度为 34 位。命令./src/zcash-cli getnewaddress 可以生成新的 taddr 地址。

例如:msFgKsVAia4aFB1qFGX7iJ3XjMZv6c26Ab

2、私有资金地址 zaddr
保存在 notes 对象中，长度为 96 位，前 2 位为标记，主链地址前 2 位是”zc”，spendingkey的前 2 位是”SK”，测试链的地址前 2 位是”tn”。

notes 对象是加密的，解密才能查看，用的是 chacha20-poly1305 算法。

命令./src/zcash-cli z_getnewaddress 可以生成新的 zaddr 地址。

例如:

tngBSug9xvpqudziMc3QbfReHG6BeufHDbv4vEZDmnYqSpRbqu5USZqBTXENQGdUbYMkxqHbb9j3 RmEr7Lza8q7hbTQxZnM
[/ol]
具体生成过程看 z_getnewaddress 函数。
命令 z_listaddresses 获取节点钱包中的 zaddr 列表。命令./src/zcash-cli zcrawkeygen 可以查看地址、key 等。
地址 taddr 实现了原有的 bitcoin 的功能，zaddr 实现了 zcash 的功能。
taddr 可以发送交易给 taddr、zaddr，zaddr 可以发送交易给 taddr、zaddr。taddr 与 taddr的交易是透明可查的，涉及到 zddr 的交易就保密了。

零知识证明

零知识证明是在不泄漏信息的情况下，生成证明，验证者通过验证证明确定是否正确。
Zcash 使用了 SCIPR 实验室的零知识证明库 libsnark，在此基础上做了修改。Zcash 团队成员包含多个 libsnark 开发人员(不是全部)。修改如下:
1、 libsnark 支持 4 种语言:”R1CS”、”BACS”、”USCS”、”TBCS”，zcash 使用了”R1CS”。
2、 libsnark 支持 3 种椭圆曲线:”edwards”、”bn128″、”alt_bn128″，zcash 使用了”alt_bn128″。3、 libsnark 支持 2 个库:gadgetlib1、gadgetlib2，zcash 使用了 gadgetlib1，gadgetlib1 是底层库，支持所有的 R1CS 预处理特征。
SCIPR 实验室的 libsnark:https://github.com/scipr-lab/libsnark。Zcash 修改后的 libsnark:https://github.com/zcash/libsnark。
当 zcash 交易涉及到私有资金时，使用零知识证明生成证明(函数r1cs_ppzksnark_prover)，保存到类 JSDescription 的 proof 中，校验交易时校验证明(函数r1cs_ppzksnark_verifier_strong_IC)。
libsnark 看了看，知道怎么用的，但详细的也没看懂。零知识证明白皮书:https://eprint.iacr.org/2013/507.pdf

交易

透明资金发送到透明资金地址，可以调用 bitcoin 的 RPC 命令发送交易，涉及到私有资金、地址，只能用 zcash 的 RPC 命令了，目前是 z_sendmany 命令。
格式:
z_sendmany “fromaddress” [{“address”:… ,”amount”:…},…]交易分 3 种情况:

1、透明资金发送到透明地址
延用 bitcoin 的交易方式，仅仅打签名即可。

2、透明资金发送到透明地址、私有地址
透明资金发送到透明地址，依然延用 bitcoin 的方式，发送到私有地址的需要构造证明，对整个交易签名发送。
[/ol]
3、私有资金发送到透明地址、私有地址
每笔交易需要生成证明，涉及到找零、矿工费的处理，最后再签名发送。
交易中的透明地址、私有地址的输入、输出是不同的结构，涉及到私有地址的采用了新增的结构(JSInput、JSOutput)，涉及到的私有地址的数据需要先签名解密解析数据。
详细过程参考函数 z_sendmany:https://github.com/zcash/zcash/blob/master/src/wallet/asyncrpcoperation_sendmany.cpp#L126
生成证明参考函数 perform_joinsplit:https://github.com/zcash/zcash/blob/master/src/wallet/asyncrpcoperation_sendmany.cpp#L804

交易签名

Zcash 私有资金交易时，不仅仅依靠零知识证明，而且对交易打签名，采用了 ed25519算法。
zcash 交易的零知识证明、签名需要的公钥、密钥使用 ed25519 算法生成的，详细参考函数 crypto_sign_keypair。
签名参考函数 sign_send_raw_transaction。https://github.com/zcash/zcash/blob/master/src/wallet/asyncrpcoperation_sendmany.cpp#L660

挖矿算法

Zcash 的挖矿算法是 EquiHash，理论依据是广义生日悖论，目前有 2 个实现:BasicSolve、OptimisedSolve，BasicSolve 主要用于测试用例，现在用的 OptimisedSolve 是优化后的，但依然存在优化空间。
EquiHash 算法需要高内存带宽，短时间内很难出现低成本的矿机。
Zcash 使用 EquiHash 计算解决方案，保存到区块头的 nSolution，接收区块时校验。
BasicSolve 实现:https://github.com/zcash/zcash/blob/master/src/crypto/equihash.cpp#L323 OptimisedSolve 实现:https://github.com/zcash/zcash/blob/master/src/crypto/equihash.cpp

块奖励

zcash 总量是 2100 万个币，每隔 2.5 分钟出一个块，每天 576 个块。
区块奖励分 2 个阶段:
1、慢慢开始挖矿阶段
为了照顾在开始阶段不懂挖矿的，zcash 采用了慢慢开始挖矿机制，前 20000 个块的奖励比较少，线程递增到 12.5 个币。
慢慢开始挖矿阶段也分 2 个阶段:
(1) 前 10000 个块
块 1 的奖励是 0.000625 币，随着高度线性递增，增加幅度是 0.000625 币，块 9999的奖励是 6.249375 币。
(2) 块 10000~19999
块 10000 的奖励是 6.250625，随着高度线性递增，增加幅度是 0.000625 币，块 19999的奖励是 12.5 币。
前 20000 个块的奖励总量是 125000 币，相当于 10000 个块奖励是 12.5 个币的总量。产生 10000 个块需要的时间大约是 17.3 天，缓慢挖矿的时间周期(20000 个块)大约是 34.7天。
2、正常块奖励
从块 20000 开始，奖励是 12.5 个币，奖励按照每 840000 个块(每 4 年)减半，计算块
奖励时块高度减少 10000，即 940000 块是第一次减半，每隔 840000 个块减半，以此类推。不懂挖矿的矿工也不必着急，因为即使懂了，前 20000 个块的奖励很少，有 1 个月的时间搞定挖矿。目前处于正常挖矿阶段。

创始人奖励

前 4 年(区块 0~840000)产生的区块奖励的 20%归 zcash 公司(总量的 10%)，80%归矿工。4 年后的区块奖励全部归矿工。
创建区块时，构造 2 个输出，分别给矿工、创始人，当广播区块后，其他节点接受区块时，检验区块有效性，当高度小于 840000 时，检验是否有对创始人的 20%的输出。
创始人奖励地址采用 2/3 多重签名 FOUNDERS_REWARD_SCRIPT。

难度调整

每产生一个区块都需要重新计算难度，难度计算基于前 17 个块(42.5 分钟)，前 17 个区块的难度是固定的(powLimit)，从第 18 个区块开始调整难度，最大值是 powLimit。详细计算过程参考 GetNextWorkRequired 函数。
Bitcoin 是每隔 2016 个块调整难度，关于 zcash 的每个块都要重新调整难度，有个讨论，
参考:https://github.com/zcash/zcash/issues/147

CoinBase 保护

矿工挖矿的奖励不能直接发送给透明资金地址，只能发送给私有资金地址，然后才可以发送给透明资金地址。
币成熟期是 100。

创建新块

Zcash 每个挖矿线程都有自己的地址、计数器，每个线程挖出来的新块的块奖励的地址是不同的，做矿池的需要注意，改成一个地址。
参考函数BitcoinMine(r https://github.com/zcash/zcash/blob/master/src/miner.cpp#L442)。区块大小是 2M。

挖矿工具

zcash目前主要以显卡挖矿为主，CPU挖矿没有优势；A卡、N卡速度相当，相对而言N卡更省电：
A卡主要挖矿软件: claymore http://miner.tools/software/zcash/11 教程;http://miner.tools/tutorial/zcash/5
N卡挖矿软件：http://miner.tools/software/zcash/21

参数文件

Zcash 有 2 个参数文件，包含了证明、验证 key，分别是:z9-proving.key、z9-verifying.key，在~/.zcash-params 目录下。z9-proving.key 大概 900M，z9-verifying.key 大约 14K。使用./zcutil/fetch-params.sh 可以下载这 2 个文件。
程序启动初始化时(AppInit2)，读取这 2 个文件中的证明、验证 key，生成证明时需要证明 key，验证证明时需要验证 key。

API 和 RPC

Zcash 保留了 bitcoin 的 API、RPC，涉及到透明资金、地址的可以使用 bitcoin 的接口，涉及到私有资金、地址的只能用 zcash 新增的接口。
Zcash 新增的接口包括查询余额、生成地址、发送交易等，如下:

 Accounting: z_getbalance, z_gettotalbalance

 Addresses : z_getnewaddress, z_listaddresses

 Keys : z_exportkey, z_importkey, z_exportwallet, z_importwallet

 Operation: z_getoperationresult, z_getoperationstatus, z_listoperationids

 Payment : z_listreceivedbyaddress, z_sendmany详细信息参考文档 https://github.com/zcash/zcash/blob/master/doc/payment-api.md。

挖矿硬件

EquiHash 白皮书讲了 2 点:1、 GPU 比 CPU 快 4 倍，2、 ASIC 是否可能实现
详细信息参考白皮书第 10 页。https://www.internetsociety.org/sites/default/files/blogs-media/equihash-asymmetric-proof-of- work-based-generalized-birthday-problem.pdf

加密库

Zcash 使用了开源加密库 libsodium(https://github.com/jedisct1/libsodium)，zcash 使用了其中的 chacha20-poly1305、blake2b、ed25519 算法。
chacha20-poly1305 算法:https://github.com/jedisct1/libsodium/blob/master/src/libsodium/include/sodium/crypto_aead_ chacha20poly1305.h
blake2b 算法:https://github.com/jedisct1/libsodium/blob/master/src/libsodium/include/sodium/crypto_gener ichash_blake2b.h
ed25519 算法:https://github.com/jedisct1/libsodium/blob/master/src/libsodium/include/sodium/crypto_sign.h

保护隐私技术比较

目前市场上有 3 种保护隐私的币，分别是达世币 DASH、门罗币 XMR、Z 币 Zcash。
1、达世币(暗黑币改名叫达世币)
DASH 采用的混币 CoinJoin 的方案，把一些交易混合在一起，增加追踪的难度。CoinJoin 参考 DASH 币白皮书 http://www.8btc.com/dash-whitepaper
2、门罗币 XMR
XMR 采用了环签名，签名者利用自己的私钥以及环成员的公钥进行签名，验证者只能确定该签名来自环中的某个成员，但无法确定签名者的真实身份。参考文档 http://www.doc88.com/p-1731949359328.html
3、 Z 币
Zcash 的交易采用了零知识证明，隐藏交易信息。
这 3 种技术相比较来看，zcash 的隐私保护性更好。

风险

1、 zcash 目前是由公司开发的，公司具有绝对的话语权，后续公司会成立基金会，zcash 的开发交给基金会推进。如果 zcash 社区与公司、基金会出现意见分歧，而代码是开源的，可以硬分叉。比如:有人对创始人奖励不满意，已经提议去掉创始人奖励。
2、 zcash 的顾问包括:前任比特币核心开发人员 Gavin、eth 创始人 Vitalik Buterin，zcash 的发展会受到这 2 个人的影响。比如:区块大小 2M 源于 bitcoin classic。
参考 Github: https://github.com/zcash/zcash/issues/765

发表于 2018-5-10 14:34:51

大零币

[GPU挖矿教程] Zcash是什么

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