Rust零知识证明库risc0-ethereum-contracts的使用:实现以太坊智能合约与Risc0零知识证明的链上链下交互
Rust零知识证明库risc0-ethereum-contracts的使用:实现以太坊智能合约与Risc0零知识证明的链上链下交互
概述
RISC Zero提供了智能合约来验证以太坊上的RISC Zero执行证明(receipts),这些合约可以在RISC Zero Ethereum Contracts库中找到。
快速开始
如果要在以太坊应用中使用RISC Zero,最佳方式是使用Foundry模板。
使用Foundry合约
可以使用forge install
命令将本仓库添加为依赖:
# 使用@ref从任何git引用安装,如main或不同版本
forge install risc0/risc0-ethereum@v2.1.0
验证器接口
IRiscZeroVerifier
这是与RISC Zero验证器交互的接口。验证器合约将实现此接口。该接口背后可能是Groth16验证器、模拟实现,以及未来可能提供的其他验证器。
验证器实现
RiscZeroGroth16Verifier
这是RISC Zero的Groth16证明系统的验证器合约。这是我们为链上验证实现的第一个验证器,也是将在部署应用中使用的合约。
RiscZeroMockVerifier
这是一个可以在测试中使用的验证器合约。它允许生成将通过验证的模拟证明,从而无需生成实际证明即可测试由zkVM控制的逻辑。
版本管理
RiscZeroVerifierEmergencyStop和RiscZeroVerifierRouter合约用于实现版本管理系统,并配有适当的保障措施。
RiscZeroVerifierEmergencyStop
该合约作为IRiscZeroVerifier合约的代理,增加了紧急停止功能。当激活紧急停止时,此代理将被永久禁用,并在所有验证调用时回退。
RiscZeroVerifierRouter
允许多个验证器实现通过单个地址实现IRiscZeroVerifier接口。使用密封中包含的验证器选择器,它将每个verify
调用路由到适当的实现。
完整示例代码
以下是一个完整的示例,展示如何使用RISC Zero Ethereum Contracts实现以太坊智能合约与RISC Zero零知识证明的链上链下交互:
// 引入必要的库和模块
use risc0_ethereum_contracts::{IRiscZeroVerifier, RiscZeroGroth16Verifier};
use ethers::{prelude::*, types::Address};
use std::sync::Arc;
#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
// 1. 设置以太坊提供者和钱包
let provider = Provider::<Http>::try_from("http://localhost:8545")?;
let wallet = LocalWallet::new(&mut rand::thread_rng());
let client = Arc::new(SignerMiddleware::new(provider, wallet));
// 2. 部署RISC Zero Groth16验证器合约
let verifier_address = "0x..."; // 替换为实际的验证器合约地址
let verifier = RiscZeroGroth16Verifier::new(verifier_address, client.clone());
// 3. 准备零知识证明数据
let receipt = vec![...]; // 从RISC Zero zkVM生成的证明数据
let image_id = H256::from([...]); // zkVM程序的镜像ID
let journal = vec![...]; // 公开输出
// 4. 在链上验证证明
let tx = verifier.verify(receipt, image_id, journal).send().await?;
let receipt = tx.await?;
// 极客时间5. 处理验证结果
if receipt.status == Some(1.into()) {
println!("Proof verified successfully!");
} else {
println!("Proof verification failed!");
}
Ok(())
}
// 示例智能合约,使用RISC Zero验证结果
pragma solidity ^0.8.0;
import {IRiscZeroVerifier} from "risc0-ethereum-contracts/IRiscZeroVerifier.sol";
contract ZKApp {
IRiscZeroVerifier public verifier;
bytes32 public imageId;
constructor(address _verifier, bytes32 _imageId) {
verifier = IRiscZeroVerifier(_verifier);
imageId = _imageId;
}
function executeWithProof(
bytes calldata journal,
bytes calldata seal
) external {
// 验证零知识证明
require(
verifier.verify(seal, imageId, journal),
"Proof verification failed"
);
// 如果验证通过,执行应用逻辑
// ...
}
}
安装
在项目目录中运行以下Cargo命令:
cargo add risc0-ethereum-contracts
或在Cargo.toml中添加以下行:
risc0-ethereum-contracts = "2.2.2"
注意事项
- 示例中的地址和哈希值需要替换为实际值
- 确保以太坊节点已正确配置并运行
- 对于生产环境,建议使用RiscZeroGroth16Verifier合约
- 测试环境可以使用RiscZeroMockVerifier来简化开发流程
通过这个示例,您可以实现以太坊智能合约与RISC Zero零知识证明系统之间的链上链下交互,利用零知识证明的可验证计算能力增强智能合约的功能。
以下是基于您提供的内容整合的完整示例demo:
完整示例demo
1. 创建Rust项目并添加依赖
cargo new risc0_eth_demo
cd risc0_eth_demo
在Cargo.toml中添加:
[dependencies]
risc0-ethereum-contracts = "0.8"
risc0-zkvm = { version = "0.18", default-features = false }
ethers = { version = "1.0", features = ["full"] }
2. 编写zkVM斐波那契程序
// src/bin/fib_guest.rs
#![no_main]
use risc0_zkvm::guest::env;
risc0_zkvm::guest::entry!(main);
pub fn main() {
// Read input from host
let n: u32 = env::read();
// Calculate nth Fibonacci number
let mut a = 0;
let mut b = 1;
for _ in 0..n {
let c = a + b;
a = b;
b = c;
}
// Commit result to journal
env::commit(&a);
}
3. 编译zkVM程序
cargo build --release --target riscv32im-risc0-zkvm-elf
4. 生成证明的主程序
// src/main.rs
use risc0_zkvm::{default_prover, ExecutorEnv};
use risc0_ethereum_contracts::eth::seal::Seal;
use ethers::{prelude::*, utils::Ganache};
#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
// 1. Generate proof
let n = 10;
let seal = generate_fib_proof(n)?;
println!("Generated proof for fib({})", n);
// 2. Setup Ethereum environment
let ganache = Ganache::new().spawn();
let wallet: LocalWallet = ganache.keys()[0].clone().into();
let provider = Provider::try_from(ganache.endpoint())?;
// 3. Deploy verifier contract
let verifier_addr = deploy_verifier_contract(&provider, &wallet).await?;
println!("Verifier deployed at: {:?}", verifier_addr);
// 4. Verify proof on-chain
let result = verify_on_chain(&provider, &wallet, verifier_addr, seal).await?;
println!("Verification result: {}", result);
Ok(())
}
fn generate_fib_proof(n: u32) -> Result<Seal, Box<dyn std::error::Error>> {
let env = ExecutorEnv::builder()
.write(&n)?
.build()?;
let prover = default_prover();
let receipt = prover.prove_elf(env, include_bytes!("../target/riscv32im-risc0-zkvm-elf/release/fib_guest"))?;
Ok(receipt.into_seal())
}
async fn deploy_verifier_contract(
provider: &Provider<Http>,
wallet: &LocalWallet,
) -> Result<Address, Box<dyn std::error::Error>> {
// In production, use the actual deployment script
// This is a simplified version for demo purposes
let client = SignerMiddleware::new(provider.clone(), wallet.clone());
let contract = ContractFactory::new(
include_bytes!("../path/to/IRiscZeroVerifier.json"),
client,
);
let contract = contract.deploy(())?.send().await?;
Ok(contract.address())
}
async fn verify_on_chain(
provider: &Provider<Http>,
wallet: &LocalWallet,
verifier_addr: Address,
seal: Seal,
) -> Result<bool, Box<dyn std::error::Error>> {
let client = SignerMiddleware::new(provider.clone(), wallet.clone());
let verifier = Contract::new(
verifier_addr,
include_bytes!("../path/to/IRiscZeroVerifier.json"),
client,
);
let tx = verifier.method::<_, bool>("verify", (seal.to_vec(), image_id, journal))?
.gas(1000000)
.send()
.await?;
Ok(tx)
}
5. Solidity验证合约
// contracts/FibonacciVerifier.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;
import "risc0-ethereum-contracts/contracts/IRiscZeroVerifier.sol";
contract FibonacciVerifier {
IRiscZeroVerifier public verifier;
bytes32 public imageId;
constructor(address _verifier, bytes32 _imageId) {
verifier = IRiscZeroVerifier(_verifier);
imageId = _imageId;
}
function verifyFibProof(
uint256 n,
bytes calldata seal
) external view returns (uint256 result) {
// Compute expected result
uint256 a = 0;
uint256 b = 1;
for (uint256 i = 0; i < n; i++) {
uint256 c = a + b;
a = b;
b = c;
}
result = a;
// Prepare journal data
bytes memory journal = abi.encode(n, result);
// Verify proof
require(
verifier.verify(seal, imageId, journal),
"Proof verification failed"
);
}
}
6. 运行完整流程
# 1. Build zkVM program
cargo build --release --target riscv32im-risc0-zkvm-elf
# 2. Start Ganache (test blockchain)
ganache-cli
# 3. Run the demo
cargo run --release
关键点说明
- zkVM程序:需要在no_std环境下编译为RISC-V二进制
- 证明生成:使用default_prover在本地生成证明
- 链上验证:通过智能合约验证证明的有效性
- 数据流:输入数据→zkVM计算→生成证明→链上验证
- 开发环境:建议使用Ganache作为开发测试链
注意:实际使用时需要替换以下内容:
- 正确的IRiscZeroVerifier.json合约ABI路径
- 实际部署的验证合约地址
- 正确的image_id(来自zkVM程序构建)