区块链:如何用 zkSNARK 做一款链上德扑游戏？_Humanscape

作者：曼达洛人，MantaNetworkProtocol

在过去一年多时间里，越来越多人意识到ZK这种密码学工具的强大，我们也看到很多零知识证明应用的兴起，比如隐私社交、隐私投票、隐私DAO等等。实际上，零知识证明的应用非常广阔，有链上隐私需求的应用都可能会用到零知识证明。

在刚刚结束的ETHSanFrancisco2022期间的ETHGlobal黑客松活动中，MantaNetwork密码学开发团队的小伙伴们就在短短36个小时的时间里做出了一款基于zkSNARK的德扑游戏，并在ApeCoin、ENS、SKALE、Optimism主办的四个竞赛单元拿到奖项。

很多人所熟知的DarkForest就是基于zkSNARK的一款实时策略游戏。非完全信息游戏即玩家不掌握全部状态的游戏，比如在扑克中，玩家手中的牌是私密信息，摸牌的过程也是完全隐私的。非完全信息的有趣之处就在于可以催生一系列复杂的游戏策略。

声音 | 矿海学院创始人Andy：如何利用金融工具锁定利润是新时代矿工必须补的一门课:在今日TokenInsight对话首席第20期《比特币挖矿，你真的懂吗？》的直播中，针对“是否在未来会出现更加智能的丰枯水期预测工具以辅助矿工进行决策？的提问，矿海学院创始人Andy指出：枯水期来临，电力资源减少，势必会淘汰小算力的机器，受影响的将是这部分矿工群体。2019年四川沣水期延迟，这让很多矿工机器停放在矿场无电可挖，如果有准确的沣枯水期预测工具，相信会为矿工提供更好的决策参考。现在大部分矿工考虑的是如何能够找到低价合规稳定的电力资源，然后大部分矿工应该都希望比特币的价格可以涨起来，早期矿工依靠囤币就可以赚钱，这在币价上涨行情下可行，可是2018年持续下行，如何利用金融工具锁定利润是新时代矿工必须补的一门课。[2019/9/6]

在公共区块链上，由于链上数据的公开透明，很难构建非完全信息游戏。但是，通过零知识证明技术，玩家可以保持在保持隐私状态的同时，公开提交可验证的有效动作。

动态 | 火币中国CEO与马来西亚总理讨论区块链将如何在马来西亚落地:据雅虎财经消息，近日，火币中国CEO袁煜明与马来西亚总理马哈蒂尔（Mahathir Mohamad）就“如何在制造业和能源行业中应用区块链”以及“区块链将如何在马来西亚落地”进行了讨论。[2019/5/29]

在此次的黑客松活动中，MantaNetwork基于zkSNARK构建了一款链上德扑洗牌和发牌系统。这套系统主要解决了链上德扑游戏中存在的两个问题：如何公平地进行洗牌以及如何隐蔽地在玩家间发牌。

本质上，基于零知识证明的链上德扑，让发牌主体去中心化，庄家无法通过控制发牌来控制牌局。

在Web2中心化客户端里玩德扑，会遇到这样的情况，可能性极小的牌，刚好就发给你了。大概率能得到的牌，却出不来。

动态 | 金色沙龙深圳站“量化市场暗流涌动 如何破冰”将拉开序幕:由金色财经主办，贝壳公关承办，节点资本、Nodeplus、引力波G-Wave协办的金色沙龙深圳站第一期将于1月24日拉开序幕。本期沙龙以“论生态·量化市场 | 暗流涌动如何破冰”为主题，邀请臻云科技、Amber AI、BQuant、共盈资本、Tokenpanda等量化企业，再次聊聊量化，与你共同面对熊市，了解量化交易策略。金色财经将对此次活动进行全程图文直播，敬请留意。报名点击链接。[2019/1/16]

目的就是借发牌操纵牌局，让你的对手，在线下赢牌概率极低的情况下，在线上恰好赢你。

这就是为什么我们需要去中心化德扑。

ZKShuffle系统有三个功能：

声音 | 埃森哲报告：银行目前正评估如何使用区块链支付:据bitcoinexchangeguide消息，埃森哲(Accenture)最近进行的一项调查发现，近90%受访银行高管表示，他们各自的银行目前正在评估使用区块链技术执行支付的想法。大多数高管认为区块链必须提供的长处包括：降低加工成本、错误数量减少、业务处理速度更快。报告还指出，中国26家上市银行中有12家已经在治理框架内实施了区块链技术，其中包括中国银行和招商银行等大银行。[2018/11/3]

ZKShuffle.setup：每位玩家都生成一个密钥对，并将每个人对应的公钥放在一起生成一副聚合公钥。

ZKShuffle.shuffle_encrypt:在进行洗牌时，每位玩家都需要依次调用shuffle_encrypt。

中国纪检监察报：中国区块链发展的最大挑战是“如何让监管理解区块链并适度监管”: 中国纪检监察报发文表示，区块链底层技术获得实质性突破之前的这个阶段，恰恰是一个战略机遇期。如果中国区块链行业能紧密合作，监管能够适当包容、鼓励，中国在区块链领域引领全球指日可待。实际上，区块链技术最终必然演化为“监管融入技术”的模式，区块链的难以篡改、共享账本和分布式的特性，更易于监管介入，获得更加全面实时的监管数据。让监管机构本身也参与到技术中去，通过技术本身实现对技术的监管，最终化解区块链与监管的冲突。[2018/3/6]

为了保证加密和解密可以任意顺序进行，这里我们用到的是同态加密方案。比如说，本局游戏中有三位玩家，在经过一轮加密后，每张牌都会有三个加密锁：Card{Alice,Bob,Charlie}。

ZKShuffle.decrypt:如果想要向一位指定玩家发牌，每个玩家都需要调用解密功能。比如说，如果游戏的逻辑是要将牌发给Charlie，正确的顺序应该是：Alice拿到加密牌Card{Alice,Bob,Charlie}，用她的密钥进行解密，然后将解密后的牌Card{Bob,Charlie}在链上进行提交，同时提交一个零知识证明来验证解密的有效性。

Bob在链上拿到Alice提交的这张部分解密的牌Card{Bob,Charlie}后，再用自己的密钥进行解密，并在链上提交这张牌Card{Charlie}以及验证解密有效性的零知识证明。最后Charlie就拿到了Card{Charlie}，只用他自己的密钥解密就可以查看他的牌了。

MantaNetwork密码学开发团队用ZKShuffle构建了一套德州扑克demo，这是一个基于Solidity,React和Ether.js的去中心化应用。在这个demo中，每当一轮新的游戏开始，所有的玩家都要进行一轮设置，以保证在链上的这幅扑克牌是公平洗过的。然后，每位玩家都需要进行一轮解密后拿到两张牌。这些，玩家就可以在一条EVM区块链上玩德州扑克啦。

Manta目前已将这个DApp部署在了OptimismGoerli,EthereumGoerli和Skale区块链上。

实现原理

整个项目由3部分组成：

ZK电路；

用于验证解密和洗牌的智能合约，包括ZKShuffle合约和游戏逻辑合约DApp前端，使用React和ether.js以及CircomlibJS库构建的Demo；

CircomlibcryptographicJS库。

在Circom的实现中，采用ElGamal加密方案，并使用现有的Circom库，如poseidonhashes。

加密电路有87308个R1CS约束，在DApp中的证明生成时间为4.5秒。解密电路有1522个R1CS约束，在DApp中的证明生成时间为0.1秒。使用SnarkJs来生成DApp中的零知识证明。

智能合约由两部分组成：ZKShuffle框架合约和德扑游戏逻辑合约。ZKShuffle合约简易封装了ZKP验证逻辑和两个电路。逻辑合约部署了一个状态机，从RPC节点获得游戏当前阶段和轮到哪个玩家的次序。

DApp使用React框架和Ether.js实现，展示德扑桌面以及每位玩家的动作动画。当需要玩家做出动作时，这个玩家只需点击UI中的按钮，使用metamask进行交易签名即可。

观看Demo

关于MantaNetwork

MantaNetwork致力于通过隐私保护构建一个更好的Web3世界。Manta的产品设计从第一性原理出发，通过zkSNARK等领先的密码学架构为区块链用户提供端对端的隐私保护。在保障隐私的同时，Manta兼具互操作性、便捷性、高性能以及可审计性，允许用户进行任意平行链资产间的隐私转账和交易。Manta的愿景是为整个区块链世界提供更便捷的隐私保护服务。

Manta的创始团队由多位加密货币资深人士，教授和学者组成，他们的经验包括哈佛大学，麻省理工学院和Algorand。Manta的投资机构包括Polychain、ParaFi、BinanceLabs、Multicoin、CoinFund、Alameda、DeFiance以及Hypersphere等。Manta也是波卡官方Web3基金会资助获得者，SubstrateBuilderProgram成员，伯克利大学区块链加速器成员。

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