Introdução

Com 13 milhões de usuários, Gate.iocompreende a importância da segurança dos fundos e tomou medidas eficazes na indústria.Gate.io é uma das primeiras exchanges a implementar a Prova de Reservas (PoR), que foi divulgada em maio de 2020. Somente após a crise de liquidez e falência causada pela FTX apropriando-se indevidamente dos ativos dos usuários em 2022 que a PoR se tornou conhecida como uma solução para proteger os fundos dos usuários e aumentar a confiança na plataforma. Recentemente, Gate.ioanunciou uma atualização para sua solução de PoR, introduzindo tecnologia zk-SNARK e Merkle Tree para maior segurança de ativos e proteção de privacidade aprimorada.

Este artigo irá levá-lo através do processo de desenvolvimento de Gate.io's Prova de Reservas, passo a passo, para replicar o processo de construção da Prova de Reservas da exchange em seu próprio dispositivo.

Antecedentes

A Árvore de Merkle é uma árvore binária de valores de hash, onde cada nó folha representa um pedaço de dados ou um hash de dados. É usada para verificar eficientemente a integridade de uma grande quantidade de dados. No passado, uma solução comum de prova de reserva envolvia criptografar os dados do usuário e gerar uma Árvore de Merkle. No entanto, essa abordagem tinha limitações, pois não conseguia detectar contas com valores negativos (os valores das contas devem ser maiores ou iguais a 0) e não conseguia proteger totalmente a privacidade do usuário.

zk-SNARK é uma poderosa tecnologia criptográfica. Nesta solução, colocamos todos os depósitos dos usuários em uma Árvore de Merkle e usamos zk-SNARK para provar que todos os saldos na árvore são não negativos e somam um valor reivindicado. Se os ativos divulgados publicamente na exchange excederem esse valor, pode-se comprovar que a exchange tem capacidade de reembolso de 100%.

Ao combinar zk-SNARK com a Árvore de Merkle, podemos verificar simultaneamente a integridade e consistência dos dados enquanto protegemos a privacidade das transações. Os provadores podem usar zk-SNARK para provar que conhecem uma prova de Merkle que satisfaça condições específicas sem revelar o conteúdo específico da prova. Isso beneficia as exchanges de criptomoedas, pois pode demonstrar fundos suficientes para saldar todas as dívidas e proteger a privacidade do usuário.

Estrutura do Programa

Plaintext- circuit    #design de circuito- cliente    #comando- config    #arquivo de configuração- global    #variável global- service        - keygen_service    #serviço para gerar chaves zk        - prover_service    #serviço para gerar dados de prova        - tool_service    #ferramentas comuns        - userproff_service    #geração de dados de prova do usuário        - verify_service    #serviço de verificação         - witness_service    #serviço para gerar dados de testemunha- utils    #coleção de funções comuns

Preparação

Instalar Banco de Dados

1. Mysql: Armazene prova, prova do usuário e testemunha

Plaintext docker run -d --name zk-mysql -p 3306:3306 -e MYSQL_USER=zkroot -e MYSQL_PASSWORD=zkpasswd -e MYSQL_DATABASE=zkpos  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=zkpasswd mysql

1. Redis: Distributed Lock

   Plaintextdocker run -d --name zk-redis -p 6379:6379 redis

2. Kvrocks: Armazenar árvore de contas de usuário

   Plaintextdocker run -d --name zk-kvrocks -p 6666:6666 apache/kvrocks

3. Se a conexão com kvrocks falhar após a instalação: \
   Plano 1: Você pode tentar modificar o arquivo /var/lib/kvrocks/kvrocks.conf dentro do contêiner Docker. Altere paravincular 0.0.0.0e reinicie a instância. \
   Plano 2: Instale o serviço usandocódigo fonte.

Instalar ambiente Go

Para compilar o programa, você deve instalar o ambiente da linguagem de programação Go. Você pode instalá-lo de acordo com a versão do seu sistema.Baixar Go.

Exportar Dados de Ativos do Usuário da Exchange

A estrutura dos dados de ativos do usuário da exchange exportada em assets.csv é a seguinte:

Texto simples- rn    #sequência- id    #identificador único do usuário na exchange- e_xtoken   #patrimônio xtoken do usuário, como e_BTC- d_xtoken   #dívida xtoken do usuário, como d_BTC- x_token     #valor líquido do ativo do usuário, x_token = e_xtoken - d_xtoken- xtoken_usdt_price   #preço do xtoken- total_net_balance_usdt    #valor total de todos os tokens em USDT

Você pode se referir a./example_data/example_users.csvpara detalhes específicos.

Configuração do Sistema Recomendada

A configuração mínima recomendada para um ambiente de produção é a seguinte:

• 128GB de memória

• máquina virtual de 32 núcleos

• 50 GB de espaço em disco

Arquivo de Configuração

Ao gerar chaves zk em um ambiente de produção, é recomendável definir a variável Batch como 864, o que indica quantos usuários podem ser criados em um lote. Quanto maior o valor, mais tempo leva para gerar chaves zk e provas. Quando definido como 864, leva aproximadamente 6 horas para gerar chaves zk em uma memória de 128GB, máquina virtual de 32 núcleos, e 105 segundos para gerar um lote de provas zk.

Então, durante a fase de depuração, você pode modificar utils/constants.goemContagens de Operações de Usuário em Lotepara4e depois recompilar. No entanto, é recomendado definir este parâmetro para864na produção real.

Se precisar modificar o Lote, os arquivos de configuração que precisam ser alterados são:

• Modificar ./config/config.json
  "ZkKeyName": "./zkpor864" => "ZkKeyName": "./zkpor4"

• Modificar ./config/cex_config.json
  "ZkKeyVKDirectoryAndPrefix": "./zkpor864" => "ZkKeyVKDirectoryAndPrefix": "./zkpor4"

• Modificar ./utils/constants.go
  BatchCreateUserOpsCounts = 864 => BatchCreateUserOpsCounts = 4

Configurações de criptomoeda

• Modificar ./utils/constants.go

Contagem de Criptomoedas

AssetCounts = 350 => AssetCounts = Contagens Requeridas

AssetCounts representa o número de tipos de tokens incluídos na troca, e a contagem real não deve ser inferior ao valor configurado. Por exemplo, se houver realmente 420 tokens, pode ser modificado para 500. Considerando o uso de memória, é recomendável definir um valor razoável com base na situação.

Precisão do Preço

Tipo de Ativo Para Dois DígitosEste campo é a precisão de preço de 10^2 para ativos como BTTC, SHIB, LUNC, XEC, WIN, BIDR, SPELL, HOT e DOGE. A precisão de preço padrão para o restante é 10^8.

Configurando a configuração da testemunha

Testemunha gera testemunhas para probador e usuário. A configuração para config.json é a seguinte:

Plaintext{  "MysqlDataSource" : "zkroot:zkpasswd@tcp(127.0.0.1:3306)/zkpos?parseTime=true",    "DbSuffix": "202307",  "UserDataFile": "./example_data/",  "TreeDB": {    "Driver": "redis",    "Option": {      "Addr": "127.0.0.1:6666"    }  },  "Redis": {    "Host": "127.0.0.1:6379",    "Type": "node"  },  "ZkKeyName": "./zkpor864"}

• MysqlDataSource : Conexão de banco de dados MySQL

• DbSuffix : Sufixo da tabela Mysql gerado. Por exemplo, se você digitar o tempo 202307, ele irá gerar witness202307, você deve modificá-lo toda vez que for gerado.

• Arquivo de Dados do UsuárioDiretório de arquivos de ativos do usuário exportados da bolsa, o programa lerá todos os arquivos CSV neste diretório.

• TreeDB: configuração relacionada ao kvrocks

• Redisconfiguração relacionada ao redis

• ZkKeyName: O diretório onde a chave zk está localizada e o prefixo, como zkpor864, corresponderá a todos os arquivos com o prefixo zkpor864.* que estão relacionados.
  O campo DbSuffix é o sufixo da tabela e deve ser alterado todas as vezes. Se for gerado uma vez por mês, também pode ser definido de acordo com o tempo, como 202306, 202307.

Executando o Programa

Baixe o projeto para a sua máquina local e comece a compilar o programa.

Compilando o Programa

Plaintextmake build

Se você está usando umMace precisa compilar binários para outras plataformas, você pode executar os seguintes comandos:

• Para compilar para Linux no Mac: criar build-linux

• Para compilar para o Windows no Mac: criar build-windows

Gerando Chaves

Texto simples./gerador de chave principal

O serviço de geração de chaves gerará vários arquivos de chave no diretório atual após a conclusão, conforme segue:

zkpor864.ccs.ct.save \
zkpor864.ccs.save \
zkpor864.pk.A.save \
zkpor864.pk.B1.save \
zkpor864.pk.B2.save \
zkpor864.pk.E.save \
zkpor864.pk.K.save \
zkpor864.vk.save \
zkpor864.pk.Z.save

Se o lote for definido como 4, será zkpor4.*.save.

Esta etapa leva muito tempo para ser concluída. Quando definido como 4, leva aproximadamente vários minutos para ser concluído; quando definido como 864, pode levar várias horas.

Nota:

• A chave gerada pelo./main keygeno comando pode ser usado por muito tempo. Se você precisar gerar dados de verificação de ativos no próximo mês, a chave zk ainda será válida.

• O zkpor864.vk.saveo arquivo será necessário para a verificação futura do usuário, portanto, é recomendável fazer backup e salvar corretamente este lote de chaves zk.

Limpeza de dados históricos do kvrocks

Se o programa já foi executado antes, antes de executá-lo novamente, você precisa limpar os dados da chave de merkle da conta que existe no kvrocks, porque uma árvore de conta diferente precisa ser gerada a cada vez.

Texto simples./ferramenta principal clean_kvrocks

Nota: Este comando é usado para limpar todos os dados no kvrocks, portanto, não compartilhe o mesmo kvrocks com outros programas. Aguarde até que a limpeza de dados anterior seja concluída antes de começar a gerar a prova.

Iniciando o serviço de testemunha

Texto simples./principal testemunha

Após a execução ser concluída, uma tabela com o sufixo "testemunha" será gerada no banco de dados Mysql (com base no DbSuffixemconfig.json). A tabela conterá dados de prova de testemunha agrupados, que serão utilizados na geração subsequente de prova zk e prova do usuário.

Gerando prova zk

O serviço Prover é usado para gerar provas zk e suporta execução paralela. Ele lê a testemunha da tabela de testemunhas no MySQL.

Execute o seguinte comando para gerar dados de prova zk:

Texto simples./principal probador

_Este comando suporta execução paralela. Você precisa copiar o arquivo principal e arquivos relacionados como zkpor864 para outras máquinas e garantir que tenha oconfig.json .

Você pode executar o seguinte comando para verificar o status de execução:

Texto simples./ferramenta principal check_prover_status

A execução terminará e retornará:

Texto sem formataçãoTotal do item testemunha 50, Item publicado 0, Item pendente 0, Item acabado 50

Certifique-se de que todos os itens de testemunha estejam no estado final, o que indica que o provador concluiu a execução.

Após a execução do serviço de provador, uma tabela adicional com o sufixo “prova” (baseado noDbSuffix em config.jsonUma tabela será criada no banco de dados Mysql. Os dados nesta tabela destinam-se a ser tornados públicos aos usuários, permitindo-lhes verificar os ativos da exchange no processo de verificação subsequente. Os detalhes serão explicados mais adiante na seção de verificação abaixo.

Gerando à prova de usuário

O serviço de prova do usuário é usado para gerar e persistir provas de Merkle do usuário.

Para gerar dados de prova do usuário, execute o seguinte comando:

Texto simples./principal usuário à prova

Desempenho: Gera aproximadamente 10k provas de usuário por segundo em uma máquina virtual de 128GB de memória e 32 núcleos.

Após executar o comando userproof, uma tabela com o nome userproof+suffix (baseado noDbSuffixemconfig.jsonSerá criada na base de dados MySQL uma tabela. Esta tabela contém informações de ativos do usuário e pode ser usada para configuração de permissão conforme necessário. Esta tabela precisa estar disponível para usuários especificados baixarem, a fim de verificar seus próprios ativos de conta. Mais detalhes serão fornecidos na seção de verificação seguinte.

Fornecendo dados de verificação

Aqui, precisamos fornecer aos usuários dois tipos de verificação:

• Verificação de ativos de troca

• Verificação dos próprios ativos do usuário
  Precisamos compilar arquivos executáveis binários para diferentes ambientes (Mac, Ubuntu, Windows) antecipadamente e disponibilizá-los para os usuários baixarem. Você pode se referir ao anexo Liberaçãopara mais informações.

Verificação dos Dados e Formato de Ativos da Exchange

Para verificar os ativos da troca, além de fornecer aos usuários um arquivo binário, os seguintes três dados de configuração precisam ser fornecidos:

1. Baixarproof.csv \
   Exportamos a tabela de prova gerada anteriormente como um arquivo CSV (incluindo o cabeçalho) antecipadamente, como proof202307.csv, e disponibilizamos para o usuário baixar.

1. zkpor864.vk.save \
   Precisamos fornecer ao usuário o arquivo de chave de verificação zk864 gerado anteriormente.

1. Trocar Ativos \\
   Uma vez que o arquivo de prova acima é gerado, o seguinte comando pode ser usado para consultar o resumo com base na tabela de ativos do usuário fornecida pela exchange:

Texto simples ./ferramenta principal query_cex_assets

1. Receba a seguinte resposta:

Texto simples [{"TotalEquity":10049232946,"TotalDebt":0,"BasePrice":3960000000,"Símbolo":"1inch","Índice":0},{"TotalEquity":421836,"TotalDebt":0,"BasePrice":564000000000,"Symbol":"aave","Index":1},{"TotalEquity":0,"TotalDebt":0,"BasePrice":79800000,"Symbol":"ach","Index":2},{"TotalEquity":3040000,"TotalDebt":0,"BasePrice":25460000000,"Symbol":"acm","Index":3},{"TotalEquity":17700050162640,"TotalDebt":0,"BasePrice":2784000000,"Symbol":"ada","Index":4},{" Patrimônio Total":485400000,"DívidaTotal":0,"Preço Base":1182000000,"Símbolo":"adx","Índice":5},{"TotalEquity":0,"TotalDebt":0,"BasePrice":907000000,"Symbol":"aergo","Index":6},{"TotalEquity":0,"TotalDebt":0,"BasePrice":2720000000,"Symbol":"agld","Index":7},{"TotalEquity":1969000000,"TotalDebt":0,"BasePrice":30500000,"Symbol":"akro","Index":8},{"TotalEquity":0,"TotalDebt":0,"BasePrice":141000000000,"Symbol":"alcx","Index":9},{"TotalEquity":15483340912," 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1. Toda vez que gerar dados de prova, você precisa consultar os ativos da cex uma vez e salvar esses dados. Esses dados serão usados noInformações de Ativos da Cexcampo do cex_config.jsonarquivo abaixo.
   Nota: O arquivo proof.csv aqui deve ser da mesma série que os dados de prova de ativos salvos, caso contrário, a verificação poderá falhar.

Arquivo de Configuração

cex_config.json é um arquivo de configuração para verificar ativos do Exchange.

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Prova de Reservas: Especifica o caminho da tabela proof.csv

ZkKeyVKDiretórioE Prefixo: Especifica o caminho e o prefixo da chave de verificação zkpor

Informações de Ativos da Cex: Trocar ativos obtidos da consulta acima

Validar os Dados e Formato Necessários para os Ativos do Usuário

• Fornecer o user_config.jsonarquivo
  Precisamos usar ouserprooftabela gerada na seção de prova do usuário anterior e, em seguida, com base no identificador exclusivo do usuário fornecidoexample_users.csvarquivo, encontrar o usuário correspondente nouserprooftabela usando oaccount_idcampo. Recuperar oconfigcampo e salve comouser_config.jsonpara os usuários baixarem.

A estrutura do arquivo user_config.json é a seguinte:

Texto sem formatação{ "Arrangement":7, "UniqueIdentification":"00010b7c0a8b51bfa5eca14f0068670bd7fda4063f9bcac4f02c44a00144a80c", "TotalAssetEquity"::445548224227483774000, "TotalAssetDebt":0, "AssetDetails":[{"Index":48,"Equity":280,"Debt":0},{"Index":53,"Equity":1020,"Debt":0},{"Index":54,"Equity":3261550200000000,"Debt":0},{"Index":72,"Equity":108600,"Debt":0},{"Index":91,"Equity":9068922000,"Debt":0},{"Index":190,"Equity":13752000,"Debt":0},{"Index":285," Patrimônio":70860,"Dívida":0}], "TreeRootHash":"2da42ab6586ef6ad51b4bc8063ce92dcefb951572a26597346b7f78c1329ef0b", "MerkleProofEncode":["EmvQ5Sh50gHD96PfN2/o49gT7xVuuX3P22KLVmpWyVo=",","; JLEw2CGGAPi2TWn7GMbdlwT0wJbpVfJ4A+XLXNYz9X4=","BRCCQWeZy3fmPgiciBNdDMmugJtcQnxfI/b0EU4MlR8=","K8P8ZvYSY9iEreGnatTO8h1/I3Q+ZSkBA3TYYI1vN1g=","GwxhwdTBri22QcY4Pj9B3TkkLpOTGlCpqnsmxVquaeQ=","JIB+i/tDXSbEyK5ASwx2Tgbtm2ckJrJ30qnLm3FGhvs="," I0AzcupyH3clJooxcjaZlOIWOTY531UBJIMpfu2ds9o=","GYU5H/xfC18jR4LXz3axjKgJOaAbSAz3vO/taxTTMDE=","GML/iwCEjgYlSAmd4cQQhKsjH+xscIG6hbM5HP+OP/I=","BBXHrrH1oIGsjK1PsZt1d+ovsDW5IvHxFUlt8CJ3j/M=",","F6GyEMWOjvKBgKDCCkQiOfc5SvGEt2MWyQTzszXzd6Y=","JDZjD4o0q6cGYJzj0BBaBEBEN4y4UjYgMSNIXf2P6Ps=","C+Mh1228yGv2Or6yQs3U0sjBzxxWJPTyH5GNG3FzMbk=","Jpo3tkE2KgMxWoEdMM1sOyJsM9YjsI9aONsEEqmMPnA=","FaWOvl42fYbklbc9WgWFqeW3Q/54KXT5zYdIGyCh9iE="," EvcLzRuRio6YT9QjSPp0GGGFYSIW8fKOqQlcOXFBBwo=","LJos88T9kz5kG0o+yeNX0ij+WwrOEIqRVpJtOrUrnns=","CFv3HhUsTXNa3iT/cc+GhD9lV+weuSWoJJRVgZmn7fQ=","EyfPjcon6R+nXBDT/9++ddQqlxiBaSaTMBiC0R6NPoM=",","HOtPMAkz3JJG3n0bxNIqkR1p/Q758Em1Jjn1KE6A2mg=","Lq3n7B3Bs7ILnDLG17szIf9O0OdotsWpSLwejnJVcLY=","HthvmzZ/MHbOWVSuFyc9sUvuSz0ddveEwoyQExrim5k=","BOxHEGxRtmNch1R57kgKMxiBVnR/tCo9y3XcJco7Saw=","Dilkpy2L945iR+BsbaffA7MBZSNofd2PdZSkzN48DOE=","Fotw+U5orv9231KkpBYOXM+odtZGgCaNw5zOY+xZ5Oc=","J7pOZTvxtC7B8RzevUvrd90GfrH2oxtRqkEF+mFdCuc=","EUZQwQDUH48osqrtgcPuAQsQvdVKTC+hYmKvIhzImZQ=","HKC2vx3pnDTdfyrzYjCbJMcxojJfvuyzj2/rMMiMplQ="]}

Fornecendo Conteúdo Final do Usuário

A estrutura de arquivo que o usuário finalmente obtém é mais ou menos a seguinte:

Texto simples- config cex_config.json user_config.json proof.csvzkpor864.vk.savemain

Quando o arquivo binário 'principal' é fornecido, ele pode ter um nome diferente dependendo do dispositivo.

• Mac OS (Intel): zkproof_darwin_amd64

• Mac OS (M1): zkproof_darwin_arm64

• Linux: zkproof_linux_amd64

• Windows: zkproof_windows_amd64.exe

Verificando Ativos da Exchange

Execute o seguinte comando para iniciar a verificação:

Plaintext./main verificar cex

Verificação bem-sucedida. A saída será:

PlaintextAll provas verifique passou!!!

Verificando Ativos do Usuário

Texto simples./verificar usuário principal

Verificação bem-sucedida. A saída será:

Hash de saída da folha de merkle de texto simples: 164bc38a71b7a757455d93017242b4960cd1fea6842d8387b60c5780205858ceverificar passagem!!!

Conclusão

Habilitar zk-SNARK é uma atualização importante para Gate.ioProva de Reservas e um passo crucial na protecao dos ativos dos usuarios. Com excelentes medidas de seguranca e privacidade, traz mais confianca aos usuarios e estabelece um novo padrao para toda a industria de criptomoedas.

Você pode clicar aquivisitarGate.iopágina frontend de Prova de Reservas e visualizar as provas geradas pelo Gate.ioequipe usando este projeto. O código agora está disponível publicamente em GitHubConvidamos todos os interessados em exchanges descentralizadas, zk-SNARK e tecnologia MerkleTree a se juntarem a este projeto. Se você deseja fornecer sugestões, relatar bugs ou enviar código, sua participação é sempre bem-vinda.