“零知识扑克”运算电路(教程)

“零知识证明”是去中心化世界的重要工具是，当平台存储数据透明时，如何保持隐私？需要通过链上证据证实的链下扩容方案效果如何？
“零知识证明”在解决这些问题方面起到了不可忽视的作用
在为零知识运算电路(zk circuits)编写代码时，有很多库可供选择，其中包括 iden3 团队开发的 circom 和 snarkjs ,对于这个领域的新手来说，运算电路易于编码，并且可以不基于特殊环境，用简单的命令来运行。

**游戏规则**
1）玩家获得 5 张卡片
2）不允许换卡
3）计算手牌大小时，只包括对子，而同花顺，三张或两张相同的牌是不包括在内的
4) 在玩家回合期间可以选择弃牌，下同样的赌注，再加注
5)玩家手牌中不包含对子时，不得叫牌
6）不能虚张声势,这是由零知识证明强制执行的规则。叫牌人可以避免披露他的手牌，同时向其他玩家证明他遵守规则

**运算电路**
大致轮廓是：
1)采集输入：包括手牌和玩家的叫价
2）在手牌中搜寻至少一个对子
3）评估叫价类型（跟或不跟）
4）设置约束以检查是否已进行选择
5）设置约束以检查给定对子是否有效

**具体规范**
include 规范：
include“../node_modules/circomlib/circuits/gates.circom”;
include“../node_modules/circomlib/circuits/comparators.circom”;

文件夹路径是：
<project root>\poker

安装 circomlib ,从项目根文件夹使用此命令：
npm install --save circomlib

**运算电路模板**
template Poker() {
   ... circuit body ...
}
component main = Poker();

**声明输入，输出，以及中间结果**

signal private input cards[5]; // Each 2..14
 signal input isSee; // 1 or 0
 signal input isFold; // 1 or 0
 signal input raise; // int
 signal output out; // 1 or 0
 
 // Intermediate results
 signal isBid;
 signal isRaise;
 signal hasChosen;
 
 用数组来声明手牌：card[5]
 卡牌大小仅有其面值决定，忽略其花色
 即 A=14;K=13;Q=12;J=11 等等.... 一直到 2
 手牌是私有输入，即它必须要保密
 叫价是公开的，它将公开声明给其他参与者
 "折牌"和“下同样的赌注” 由布尔值表示，这不是显式声明。Circom 基于 Javascript 实现，因此可以从数据中推断出变量类型；“加注输入”是整数类型，即实际的加注量。
唯一的输出是 out ,值 1 表示有效，值 0 表示无效，中间值被声明为信号(signal)

**计算对子**
代码块确定手牌是否包含对子。
因为是类 javascript 代码，所以不包含任何约束声明以及任何信号处理。
 
 
这是一个嵌套循环，依次考虑每张卡，并比较每个后续卡，以检查是否有对子
发现对子后，就添加到 numPairs 并退出
这个精简版的 Javascript 没有实现 break,只是通过强制迭代器来退出

// Count pairs
var numPairs = 0;
 for (var i=0; i<4; i++) {
    for (var j=i+1; j<5; j++) {
       if (cards[i] == cards[j]) {
          numPairs++;
          // break doesn’t work. Just force j and i to exit
          j = 5;
          i = 5;
       }
    }
 }
 
 同时也涵盖了信号操作：<- , ->,<==,==>和 ===，代码块的新部分是组件(components) 。组件是一次导入的类的实例，本文是从 circomlib 库导入的，使用布尔运算符组件，查看 circomlib代码，这里包含一个全面的函数库，比如哈希操作，椭圆曲线操作等。
 
 // isRaise = (raise != 0)
 isRaise <-- (raise > 0);
 isBid <-- (isRaise || isSee);
 // Constraint: Must be either bid or fold: isBid XOR isFold = 1
 hasChosen <-- isBid + isFold — 2*isBid*isFold;
 hasChosen === 1;
 // Constraint: numPairs must be > 0 if isBid = 1
 var hasPairs = (numPairs > 0);
 component not3 = NOT();
 not3.in <-- isBid;
 component or2 = OR();
 or2.a <-- hasPairs;
 or2.b <-- not3.out;
 or2.out === 1;
 out <-- or2.out;
 
 **运行证明**
 初始化步骤与之前类似：
circom poker.circom -o poker.json
snarkjs setup -o poker.json

下一步提供所需的输入：
{“cards”: [8, 7, 4, 7, 13], “isFold”: 0, “isSee”: 0, “raise”: 10 }

因为手牌中包含对子，所以所有的叫价选项都是可用的。玩家选择加注，
零知识证明在现实生活中，包括电路代码和设置，都需要由证明者和验证者事先声明,验证者的目标是消除任何可能使证明者伪造的可能性

**生成证明**
snarkjs calculatewitness -c poker.json
snarkjs proof

证明的生成需要在 O(n) 时间内完成，其中 n 等于约束的数目，接下来由验证者进行验证。