Zilch
1.0.0
Zilch é uma estrutura que implementa ARguments of Knowledge (STARKs) escaláveis e transparentes (sem necessidade de configuração confiável). Zilch consiste em dois componentes principais: um front-end e um back-end.
O front-end consiste na linguagem de programação ZeroJava, um subconjunto de Java projetado para argumentos de conhecimento zero e um compilador para traduzir o código ZeroJava em instruções assembly zMIPS; zMIPS é nossa extensão do MIPS ISA para oferecer suporte à programação de ZKPs.
O back-end traduz as instruções de montagem do zMIPS para circuitos aritméticos e gera ZKPs para verificar a avaliação desses circuitos. O back-end baseia-se nas construções ZKP da biblioteca zkSTARK e estende o modelo de programação do libSTARK para a máquina abstrata zMIPS.
Isenção de responsabilidade: o código é a nota acadêmica , destinada à revisão e avaliação acadêmica por pares. Os autores testaram o código com Ubuntu 20.04 .
Se você achar nosso trabalho útil, cite nossa publicação (IEEE Xplore, Cryptology ePrint Archive):
D. Mouris and N. G. Tsoutsos, "Zilch: A Framework for Deploying Transparent Zero-Knowledge Proofs,"
in IEEE Transactions on Information Forensics and Security (TIFS), 2021, DOI: 10.1109/TIFS.2021.3074869
apt install g++apt install libssl-devapt install libboost-all-devapt install libjsoncpp-devapt-get install libgtest-devPara as dependências do compilador ZeroJava, consulte o repositório ZeroJava.
$ git clone --recursive https://github.com/TrustworthyComputing/Zilch
$ cd Zilch
$ make -j8
$ make zilch-tests -j8
Para verificar a instalação digite ./zilch-tests .
$ cd ZeroJava-compiler
$ mvn initialize
$ mvn package
$ ./zilch --asm <zMIPS assembly file path> [--tsteps <trace length log_2>] [--security <security parameter]> [--pubtape <primaryTapeFile>] [--auxtape <auxTapeFile>] [--verifier | --prover] [--address <address:port_number>]
--help : Display this help message
--examples : Display some usage examples
--show-asm : Display zMIPS assembly input
--verbose : Verbose output, print BAIR, ACSP, APR and FRI specifications
--asm : Path to the zMIPS assembly code (required)
--tsteps : trace length log_2 (optional, default = 5)
--security : security parameter (optional, default = 60)
--pubtape : path to the primary tape file (optional, default = none)
--auxtape : path to the auxiliary tape file (optional, default = none)
The flags below enable verification over the network; if neither is enabled, the execution will be locally. Verifier acts as the server and thus should be executed first.
--address : verifier-address:port-number (optional, default = 'localhost:1234')
--verifier : enables execution of the verifier, listening on port-number (optional, default = false)
--prover : enables execution of the prover, transmitting to verifier-address:port-number (optional, default = false)
veja exemplos abaixo sobre como usar os sinalizadores.
Nota: O Zilch detecta automaticamente as fitas privadas e públicas se elas estiverem no mesmo diretório que o arquivo assembly zMIPS e forem denominadas pubtape.txt e auxtape.txt .
No diretório samples-zmips incluímos vários exemplos de zMIPS.
No nível assembler, nossos rótulos são tags alfanuméricas que começam e terminam com um sublinhado duplo (por exemplo, __example_label__ ), enquanto dentro do Zilch esses rótulos são convertidos em números de instrução.
Por exemplo, abaixo está o código zMIPS para calcular o fatorial de 5:
move $t3, 5
move $t1, 1
move $t2, 1
__L1__:
mult $t1, $t1, $t2
add $t2, $t2, 1
bge $t3, $t2, __L1__
answer $t1
Em macros.json definimos instruções de macro personalizadas com base nas instruções zMIPS existentes. Por exemplo, definimos macroinstruções inc e min conforme mostrado abaixo:
"inc": {
"reg1": "$x",
"macro": "add $x, $x, 1"
}
Isso significa que inc usa um registro. Um programa zMIPS pode usar a instrução inc como
move $t0, 5
inc $t0
answer $t0
a resposta seria 6.
A macroinstrução min usa três registros e também rótulos:
"min": {
"reg1": "$x",
"reg2": "$y",
"reg3": "$z",
"uses_label" : "true",
"macro" : "blt $y, $z, __min_label__
move $x, $z
j __end_min_label__
__min_label__
move $x, $y
__end_min_label__"
}
A fita primária é preenchida com 1, 2, 3, 4, ... , enquanto a fita auxiliar contém 101, 102, 103, 104, ...
pubread $t0 ; consume next word from public tape and store it to r0
print $t0
secread $t1 ; consume next word from auxiliary tape and store it to r1
print $t1
pubseek $t0, 3 ; read the 4th word from the public tape and store it to r0
print $t0
secseek $t1, 3 ; read the 4th word from the auxiliary tape and store it to r1
print $t1
answer $t0
Para executar o programa acima, simplesmente execute ./zilch --asm ./examples-zmips/read_test/read_test.zmips --tsteps 5 --pubtape ./examples-zmips/read_test/read_test.pubtape --auxtape ./examples-zmips/read_test/read_test.auxtape .
O comportamento padrão (sem sinalizadores --address , --verifier , --prover ) do executável zilch resulta em uma execução local. Para habilitar a verificação pela rede, primeiro o verificador deve ser executado ( --verifier flag) e depois o provador ( --prover flag). O verificador atua como um servidor aguardando a conexão do provador, executa e imprime e retorna sua decisão ao provador.
Por exemplo, um exemplo simples de leitura de fitas na rede:
Primeiro execute o verificador escutando na porta 2324 :
./zilch --asm ./examples-zmips/read_test/read_test.zmips --tsteps 10 --security 120 --pubtape ./examples-zmips/read_test/read_test.pubtape --auxtape ./examples-zmips/read_test/read_test.auxtape --verifier --address localhost:2324
E então o provador para conectar-se à porta 2324 :
./zilch --asm ./examples-zmips/read_test/read_test.zmips --tsteps 10 --security 120 --pubtape ./examples-zmips/read_test/read_test.pubtape --auxtape ./examples-zmips/read_test/read_test.auxtape --prover --address localhost:2324
