Rust隐私加密库zcash_note_encryption的使用,Zcash零知识证明交易的加密与解密功能实现

Rust隐私加密库zcash_note_encryption的使用,Zcash零知识证明交易的加密与解密功能实现

zcash_note_encryption crate实现了Sapling和Orchard协议的带内秘密分发方案。它提供了可重用的方法来实现常见的票据加密和尝试解密逻辑,并强制执行协议无关的验证要求。

协议特定的逻辑通过Domain trait处理。该trait的实现由zcash_primitives(用于Sapling)和orchard crates提供;用户也可以为自己的现有类型实现该trait。

许可证

许可证为以下之一:

  • Apache License, Version 2.0
  • MIT license

示例代码

以下是使用zcash_note_encryption进行票据加密和解密的完整示例:

use zcash_note_encryption::{try_note_decryption, EphemeralKeyBytes, NoteEncryption};
use zcash_primitives::{
    consensus::Parameters,
    sapling::{
        keys::OutgoingViewingKey,
        note_encryption::SaplingDomain,
        prover::TxProver,
        value::NoteValue,
        PaymentAddress,
    },
    transaction::components::Amount,
};

// 示例:Sapling票据加密
fn encrypt_sapling_note(
    recipient: PaymentAddress,
    value: NoteValue,
    memo: &[u8; 512],
) -> Result<Vec<u8>, String> {
    // 获取共识参数
    let params = Parameters::mainnet();
    
    // 创建Sapling域
    let domain = SaplingDomain::for_network(params);
    
    // 生成临时密钥
    let epk = EphemeralKeyBytes::random(&mut rand::thread_rng());
    
    // 创建票据加密器
    let ne = NoteEncryption::new(domain, epk, recipient, memo, value);
    
    // 加密票据
    ne.encrypt_note().map_err(|e| e.to_string())
}

// 示例:Sapling票据解密
fn decrypt_sapling_note(
    ciphertext: &[u8],
    ovk: OutgoingViewingKey,
    output_index: usize,
) -> Result<(PaymentAddress, NoteValue, [u8; 512]), String> {
    // 获取共识参数
    let params = Parameters::mainnet();
    
    // 创建Sapling域
    let domain = SaplingDomain::for_network(params);
    
    // 尝试解密
    try_note_decryption(domain, output_index, ovk, ciphertext)
        .map_err(|e| e.to_string())
}

// 示例使用
fn main() {
    // 假设我们有接收方地址和值
    let recipient = PaymentAddress::dummy();
    let value = NoteValue::from_raw(10000);
    let memo = [0u8; 512];
    
    // 加密票据
    match encrypt_sapling_note(recipient, value, &memo) {
        Ok(ciphertext) => {
            println!("票据加密成功,密文长度: {}", ciphertext.len());
            
            // 解密票据
            let ovk = OutgoingViewingKey([0u8; 32]);
            match decrypt_sapling_note(&ciphertext, ovk, 0) {
                Ok((decrypted_recipient, decrypted_value, decrypted_memo)) => {
                    println!("票据解密成功:");
                    println!("接收方: {:?}", decrypted_recipient);
                    println!("值: {}", decrypted_value);
                    println!("备忘录: {:?}", &decrypted_memo[..32]);
                }
                Err(e) => println!("解密失败: {}", e),
            }
        }
        Err(e) => println!("加密失败: {}", e),
    }
}

代码说明

  1. encrypt_sapling_note函数演示了如何加密Sapling票据:

    • 创建Sapling域实例
    • 生成临时密钥
    • 使用NoteEncryption加密票据
  2. decrypt_sapling_note函数演示了如何解密Sapling票据:

    • 创建Sapling域实例
    • 使用try_note_decryption尝试解密
    • 返回解密后的接收方地址、值和备忘录
  3. 示例中使用了dummy数据,实际应用中需要替换为真实的密钥和地址。

注意:实际使用时需要添加zcash_note_encryptionzcash_primitives作为依赖项。


1 回复

根据您提供的内容,我将整理一个完整的示例demo,结合加密和解密功能,并添加更多实际应用场景的细节。

完整示例代码

use zcash_note_encryption::{
    try_sapling_note_decryption, try_sapling_output_recovery, SaplingDomain,
};
use zcash_primitives::{
    consensus::Parameters,
    memo::MemoBytes,
    sapling::{
        note_encryption::{sapling_note_encryption, SaplingNoteEncryption},
        PaymentAddress, Rseed,
    },
    transaction::components::Amount,
};

fn main() {
    // 示例1: 基本加密流程
    let encrypted_data = encrypt_sapling_note();
    
    // 示例2: 基本解密流程
    decrypt_sapling_note(&encrypted_data);
    
    // 示例3: 完整的发送接收流程
    full_transaction_flow();
}

fn encrypt_sapling_note() -> ([u8; 580], [u8; 80]) {
    println!("=== 开始Sapling笔记加密 ===");
    
    // 初始化测试网参数
    let consensus_params = Parameters::testnet();
    
    // 创建接收方地址 (实际应用中应从密钥派生)
    let diversifier = [0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x9a, 0xbc, 0xde, 0xf0, 0x12, 0x34, 0x56];
    let pk_d = [
        0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc,
        0xdd, 0xee, 0xff, 0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88,
        0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff, 0x00,
    ];
    
    let addr = PaymentAddress::from_parts(diversifier, pk_d).unwrap();
    
    // 创建加密器,转账金额1000 ZEC
    let ne = SaplingNoteEncryption::new(
        None, // 发送方密钥 (None表示新生成的临时密钥)
        addr,
        MemoBytes::empty(), // 空备忘录
        Amount::from_u64(1000).unwrap(),
    );
    
    // 加密笔记内容
    let enc_ciphertext = ne.encrypt_note_plaintext();
    println!("笔记加密完成,密文长度: {}字节", enc_ciphertext.len());
    
    // 加密输出内容
    let out_ciphertext = ne.encrypt_outgoing_plaintext(&enc_ciphertext);
    println!("输出加密完成,密文长度: {}字节", out_ciphertext.len());
    
    // 返回加密数据 (实际应用中应包含更多上下文)
    (enc_ciphertext, out_ciphertext)
}

fn decrypt_sapling_note(encrypted_data: &([u8; 580], [u8; 80])) {
    println!("\n=== 开始Sapling笔记解密 ===");
    
    let consensus_params = Parameters::testnet();
    let (enc_ciphertext, _out_ciphertext) = encrypted_data;
    
    // 假设我们已经知道接收方的ivk (实际应用中应从种子派生)
    let ivk = [
        0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb,
        0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff, 0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77,
        0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff,
    ];
    
    // 假设的epk和cmu (实际应用中应从交易中获取)
    let epk = [
        0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc,
        0xdd, 0xee, 0xff, 0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88,
        0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff, 0x00,
    ];
    
    let cmu = [
        0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd,
        0xee, 0xff, 0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88, 0x99,
        0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff, 0x00, 0x11,
    ];
    
    // 尝试解密
    let decrypted = try_sapling_note_decryption(
        &consensus_params,
        1, // 区块链高度
        &ivk.into(),
        &epk.into(),
        &cmu.into(),
        enc_ciphertext,
    );
    
    match decrypted {
        Some((note, addr, memo)) => {
            println!("解密成功!");
            println!("金额: {:?} ZEC", note.value());
            println!("接收地址: {:?}", addr);
            println!("备忘录: {:?}", memo);
        }
        None => println!("解密失败 - 可能是密钥不匹配或数据损坏"),
    }
}

fn full_transaction_flow() {
    println!("\n=== 完整交易流程示例 ===");
    
    // 1. 发送方准备交易
    let (enc_ciphertext, out_ciphertext) = encrypt_sapling_note();
    
    // 2. 交易上链后,接收方扫描区块链
    // 这里简化过程,实际应扫描区块中的交易
    
    // 3. 接收方尝试解密
    decrypt_sapling_note(&(enc_ciphertext, out_ciphertext));
    
    println!("=== 交易流程结束 ===");
}

示例说明

  1. 加密流程:

    • 创建接收方支付地址
    • 使用SaplingNoteEncryption加密笔记内容和输出
    • 生成加密后的密文
  2. 解密流程:

    • 使用接收方的ivk(Incoming Viewing Key)
    • 从交易中获取epk(Ephemeral Public Key)和cmu(Commitment)
    • 尝试解密笔记内容
  3. 完整交易流程:

    • 模拟从加密到解密的完整隐私交易过程
    • 展示发送方和接收方的交互

实际应用注意事项

  1. 密钥管理:
// 实际应用中应该这样安全地生成密钥
use zcash_primitives::sapling::generate_spending_key;

let spending_key = generate_spending_key(&mut rand::thread_rng());
let ivk = spending_key.to_incoming_viewing_key();
  1. 网络选择:
// 主网参数
use zcash_primitives::consensus::MAIN_NETWORK;

let mainnet_params = &MAIN_NETWORK;
  1. 错误处理增强:
use zcash_note_encryption::NoteDecryptionError;

let result = try_sapling_note_decryption(...);
match result {
    Ok(_) => { /* 成功处理 */ },
    Err(NoteDecryptionError::InvalidNote) => { /* 处理无效笔记 */ },
    Err(e) => { /* 处理其他错误 */ },
}

这个完整示例展示了如何使用zcash_note_encryption库实现Zcash隐私交易的基本功能,包括加密、解密和完整交易流程。

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