MAN:如何用 zkSNARK 做一款链上德扑游戏？_ZKS

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。

直播｜Aaron：DeFi加速领跑，如何获得持久发展？:金色财经 · 直播主办的金点Trend《2020 DeFi Dai飞吗？》马上开始！DeFi生态里，我们还应该狙击哪些项目？成长空间是多少？应该关注哪些风险？16:00准时开播！本场嘉宾Kava全球业务发展副总裁Aaron Choi分享“DeFi加速领跑，如何获得持久发展？”，请扫码移步收听！[2020/7/29]

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。

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。

Compound CEO ：创建治理代币，是为让最聪明用户决定协议如何升级:Compound创始人兼CEO Robert Leshner在媒体直播间表示，流动性挖矿是作为一种分发代币的方式，Compound总体上是一种自治的系统，这需要相信那些最有能力的人来决定协议的参数是什么，所以我们创建了一个治理代币来升级协议，向协议主题添加新资产，所以我们创造这个代币以便把它交到最聪明的用户手中。（深链财经）[2020/6/24]

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。

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。

声音 | 中金公司：66家公司有区块链相关业务 未来如何受益有待进一步研究???:中金公司发布相关研究报告指出，根据不完全整理，A股、H股和中概股中66家公司有区块链相关业务，其中市值较大的企业包括阿里巴巴、腾讯、平安、恒生电子、航天信息、众安在线等，未来如何受益有待进一步研究。中金公司分析师黄乐平、杨俊杰研究认为，区块链的一个优势是通过数字签名等密码学技术，在保证数据唯一性和所有权不可篡改的前提下，实现多方之间的信息共享。这适合需要“多方共享”“高频重复”“交易链条长”的许多金融场景。过去几年，区块链主要应用案例包括：在跨境汇款领域，蚂蚁金服利用区块链技术为菲律宾、巴基斯坦、马来西亚等“一带一路”沿线国家提供低费率、高速的跨境汇款服务；在清结算领域，港交所计划利用区块链结算系统简化互联互通下内地股票的北向交易流程，方便欧美投资者投资A股；在贸易融资领域，香港金管局和平安合作推出区块链贸易融资技术平台“贸易联动”，增加贸易参与者之间的信任，降低风险，提高贸易流程中获得融资的机会。?[2019/10/28]

这就是为什么我们需要去中心化德扑。

动态 | Kyle Samani发推质疑Block.one如何在两年时间花掉 8 亿美元:著名区块链投资机构 Multicoin 创始合伙人 Kyle Samani 发推质疑 EOS 背后的开发公司 Block.one 如何在两年时间中烧掉 8 亿美元。Kyle Samani 发表推文称，如果 Block.one 通过 ICO 融资了 40 亿美元，现在的资产负债表上有 32 亿美元的资产，那么这家有 200 名员工的公司如何在两年时间里花掉了 8 亿美元现金？Kyle Samani 还称，Block.one 进行了 1.8 亿美元风险投资，但这不是支出，即便把这些投资的账面资产都减记为 0 ，时间也不够用。而 Staked.us 的联合创始人 Jonathan Marcus 则表示，Block.one 花费的那 8 亿美元中，最少有 5.3 亿美元用于股权回购，因为 Block.one 过去两年共进行了两次股权回购，一次花费了 3 亿美元，最近又回购了 2.3 亿美元的股权。[2019/6/3]

ZKShuffle系统有三个功能：

行情 | 救赎说币：WFEE最好不要买入，不管外界如何利好:据救赎分析，WFEE走势图可以看出，下跌之后，一直横在那里，然后后面一波上涨涨幅1.3倍左右，接着再高点跌下来7倍。无论官方怎么发文也好，外界怎么利好也好，这币没有做市值管理，如果有，就不会跌那么惨，也不会横盘那么久。所以这个币种坚决不能买入。币圈没有底线，更没有下限。技术分析来说，买盘不强，但是卖盘也几乎没有。但是卖盘只是暂时没有，项目方还是手里有币的。但是买盘没有就真的没有了。[2018/7/16]

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。

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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