Rust隐私加密货币开发库zcash_primitives使用指南

zcash_primitives是一个Rust库，提供了Zcash协议的核心加密原语和零知识证明功能，是开发隐私保护加密货币应用的重要工具。

主要功能

• Zcash协议核心加密原语实现
• 零知识证明功能（zk-SNARKs）
• 椭圆曲线密码学操作
• 密钥派生和地址生成
• 交易构建和验证

安装方法

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
zcash_primitives = "0.11"

基本使用示例

1. 生成密钥对

use zcash_primitives::{
    constants::SPENDING_KEY_GENERATOR,
    keys::{spending_key, ExpandedSpendingKey, FullViewingKey},
};

// 生成随机spending key
let mut rng = rand::thread_rng();
let sk = spending_key(&mut rng);

// 扩展spending key
let expsk = ExpandedSpendingKey::from_spending_key(&sk);

// 生成完整查看密钥
let fvk = FullViewingKey::from_expanded_spending_key(&expsk, &SPENDING_KEY_GENERATOR);

println!("Generated full viewing key: {:?}", fvk);

2. 创建零知识证明

use zcash_primitives::{
    jubjub::{FixedGenerators, JubjubEngine, JubjubBls12},
    primitives::{Diversifier, Note, PaymentAddress},
    prover::LocalTxProver,
    transaction::tx::Tx,
};

// 设置Jubjub参数
let params = JubjubBls12::new();

// 创建本地交易证明器
let prover = LocalTxProver::new();

// 创建交易构建器
let mut builder = Tx::builder();

// 添加输入和输出
// ... (这里需要填充实际交易数据)

// 构建交易并生成证明
let tx = builder.build(&prover).expect("Failed to build transaction");

println!("Transaction with zk-SNARK proof created: {:?}", tx);

3. 验证零知识证明

use zcash_primitives::{
    primitives::ProofVerificationHash,
    transaction::tx::Tx,
};

// 假设有一个交易tx
let tx: Tx = get_transaction_somehow();

// 验证证明
let verifier = ProofVerificationHash::new();
let result = tx.verify_proof(&verifier);

match result {
    Ok(_) => println!("Proof verification succeeded!"),
    Err(e) => println!("Proof verification failed: {:?}", e),
}

高级功能

使用Sapling协议

use zcash_primitives::{
    sapling::{
        prover::TxProver,
        redjubjub::{PrivateKey, PublicKey, Signature},
        value::NoteValue,
        Node,
    },
    transaction::components::Amount,
};

// 创建Sapling证明
let prover = LocalTxProver::new();

// 创建Sapling支出描述
let value = NoteValue::from_raw(100);
let rcm = jubjub::Fr::random(&mut rng);
let note = Note::from_parts(
    payment_address,
    value,
    rcm,
    &params,
);

// 创建绑定签名
let bsk = PrivateKey(jubjub::Fr::random(&mut rng));
let bvk = PublicKey::from_private(&bsk, FixedGenerators::ValueCommitmentRandomness, &params);

// 构建Sapling交易部分
// ... (需要更多上下文数据)

注意事项

1. 生产环境使用时需要确保随机数生成器的安全性
2. 密钥管理需要特别小心，建议使用硬件安全模块(HSM)
3. 零知识证明生成可能需要大量计算资源
4. 使用时需要完全理解Zcash协议规范

完整示例代码

use rand::rngs::OsRng;
use zcash_primitives::{
    constants::{SPENDING_KEY_GENERATOR, PROOF_GENERATION_KEY_GENERATOR},
    keys::{spending_key, ExpandedSpendingKey, FullViewingKey, SaplingIvk},
    primitives::{Diversifier, Note, PaymentAddress},
    prover::LocalTxProver,
    transaction::{
        builder::{Builder, TxBuilder},
        tx::Tx,
    },
    jubjub::{FixedGenerators, JubjubBls12},
};

fn main() {
    // 1. 生成密钥对
    let mut rng = OsRng;
    let sk = spending_key(&mut rng);
    let expsk = ExpandedSpendingKey::from_spending_key(&sk);
    let fvk = FullViewingKey::from_expanded_spending_key(&expsk, &SPENDING_KEY_GENERATOR);
    
    // 生成支付地址
    let diversifier = Diversifier::new(&mut rng);
    let pa = fvk.vk.to_payment_address(
        diversifier,
        &PROOF_GENERATION_KEY_GENERATOR,
    ).unwrap();
    
    // 2. 创建零知识证明交易
    let params = JubjubBls12::new();
    let prover = LocalTxProver::new();
    
    let mut builder = Tx::builder();
    builder
        .add_output(
            &params,
            &prover,
            Note::from_parts(
                pa,
                NoteValue::from_raw(100),
                jubjub::Fr::random(&mut rng),
                &params,
            ),
            None,
        )
        .unwrap();
    
    let tx = builder.build(&prover).expect("Failed to build transaction");
    
    // 3. 验证交易
    let verifier = ProofVerificationHash::new();
    match tx.verify_proof(&verifier) {
        Ok(_) => println!("Transaction verified successfully!"),
        Err(e) => println!("Verification failed: {:?}", e),
    }
}