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

  1. 示例中的地址和哈希值需要替换为实际值
  2. 确保以太坊节点已正确配置并运行
  3. 对于生产环境,建议使用RiscZeroGroth16Verifier合约
  4. 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。


1 回复

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

  1. zkVM程序:需要在no_std环境下编译为RISC-V二进制
  2. 证明生成:使用default_prover在本地生成证明
  3. 链上验证:通过智能合约验证证明的有效性
  4. 数据流:输入数据→zkVM计算→生成证明→链上验证
  5. 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)
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