[[alloc] init] 发布用于私密比特币交易的 Shielded Bitcoin 提案

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Shielded Bitcoin 是由 [[alloc] init] 提出的一项提案，旨在实现具有强隐私性的比特币交易。

Shielded Bitcoin 是由 [[alloc] init] 的研究人员 Clara Shikhelman、Misha Komarov 和 Aleksei Moskvin 提出的一项新颖的隐私元协议，构建于比特币基础层之上，无需运营方、软分叉或对比特币共识的其他更改，即可实现屏蔽式比特币交易。你可以在此处查阅白皮书，并在此处查看博客公告。 

该协议定义了一种用于强隐私保护交易的交易结构和索引协议，同时依赖比特币 PIPE 将资金锚定进出该系统。关于 PIPE 机制的更多内容将在本文末尾介绍。 

其设计在很大程度上是比特币的镜像；它有一个相当于 UTXO 的概念（票据），交易像普通比特币交易一样将票据作为输入进行消费，见证数据证明所消费的输入已获得适当授权，节点（在元协议中称为索引器）解析交易历史并构建当前哪些币已花费、哪些未花费的状态，等等。 

然而，所有细节都截然不同。 

一笔 Shielded Bitcoin 交易只是一段带有前缀（类似“shbtc:”）的数据块，通过 OP_RETURN、见证字段或其他数据携带方式包含在比特币交易中。它对比特币本身没有任何意义，比特币网络不会对其进行验证，也不会对其强制执行任何规则。完全有可能出现无效的 Shielded Bitcoin 交易上链的情况，而 Shielded Bitcoin 索引器（被动观察区块链，可理解为节点）的职责就是在这些交易验证失败时忽略它们，并拒绝将其应用于网络余额状态的更新。 

索引器不会像比特币处理 UTXO 那样从“未花费票据集合”中删除票据，而是使用“无效符集合”。这是一种让用户公开提交加密证明和无效符的方式，以表明某个票据已被花费，同时不透露具体是哪个票据被花费。其思路是：不再检查某个票据是否在“未花费票据集合”中，而是检查某个无效符是否已被使用过。索引器会构建一棵只增不减、永远增长的默克尔树，记录每一个被创建的票据输出，然后再构建无效符集合。 

要使用该协议，你只需要一个比特币节点和一个 Shielded Bitcoin 索引器。无需服务提供商、协调者，也无需任何链下状态来恢复资金。它的运作方式与链上比特币完全一样，你只需要你的节点/索引器和你的密钥。 

每个用户钱包都会派生一个主私钥，其他所有密钥集都由它生成。

可以将其理解为与比特币中的 HD 钱包非常相似。你可以通过这种关系生成许多地址集。skspend 是你的私钥，sknf 用于使票据输出无效，vkin 用于解密和查看收到的票据，vkout 用于查看你的对外交易，而 sk_view 用于生成收款地址。 

当用户想给某人一个地址以便对方发送资金时，他们会生成一个类似于派生值的 diversifier 值 d，然后将该值与其 skview 密钥相乘。得到的公钥 pkd 和 d 就是该用户的地址。 

随后，发送方会生成一个随机值 rseed，该值对于票据输出加密以及无效化都是必需的（我们稍后会讲到）。交易输出只包含三项加密内容：输出金额、接收方提供给发送方的 d 值，以及发送方的 rseed 值。发送方使用一个临时密钥对和接收方的公钥来创建共享秘密。双方都可以通过将自己的私钥与对方的公钥相乘来生成相同的秘密。票据输出使用该共享秘密进行加密，而临时密钥 sk_eph 则以未加密形式包含在内，以便接收方能够生成共享秘密。 

在输入侧，要构成一笔有效交易需要两样东西：所消费票据输出的公开无效符，以及一个零知识证明，用以证明：1）该票据输出已包含在票据默克尔树中；2）该交易已由相应的 sk_spend 密钥授权；3）无效符是正确派生的；以及 4）没有发生通胀。 

如果你留意上面图片中的内容，会发现无效符使用了 sknf 密钥、由 rseed 推导出的 ρ 值，以及该票据在票据输出默克尔树中的位置。零知识证明确保了这一切，因此你可以简单地通过统计无效符是否重复来判断重复花费，而不必删除已花费的票据。即使你永远不知道某个无效符对应的是哪一个票据输出，每笔交易中的零知识证明也保证了加入集合的每个无效符都来自一个有效的票据输出。只要没有重复，它就能提供与删除已花费票据相同的防双花保证。 

所以就是这样，该协议使你能够实质上在比特币区块链上嵌入加密的元协议交易，同时仍然保证没有任何东西被双花，也没有代币凭空增发。 

就隐私属性而言，这实际上是一个设计得非常精良的系统，可以与 Zcash 的屏蔽池相媲美。在进入和退出元协议时，有一些隐私考量需要纳入，这些将在即将发布的论文中详细说明。这里不存在像 coinjoin 那样衡量隐私或周期性再混合的问题。 

那么，锚定机制。其意图是使用 PIPEs v2（一种见证加密方案）来构建锚定。PIPEs 允许你用一个程序/机制来加密私钥，除非你能提供一个零知识证明，证明某个条件已经满足（例如某个 UTXO 的状态、某笔交易已经确认等），否则该机制不会泄露密钥。这将使锚定能够在没有运营方、联盟或任何第三方托管资金的情况下运作。 

这不需要对比特币进行任何软分叉或协议更改，并且完全在链下发生。 

Shielded Bitcoin 的计划，以及他们下一阶段的工作，是一种锚定机制，允许用户使用由 PIPEs 密码学控制的密钥将资金存入 Shielded Bitcoin，然后通过生成一个零知识证明来“解锁”，证明合法的锚出交易已在链上确认。 

目前关于系统这一方面的定义论文正在撰写中，应该会在不久的将来发布。

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