密码协议形式化分析与可证明安全实验2——使用circom和snarkjs来创建一个零知识snark电路

���作系统： Windows11 X64

Circom 和 snarkjs 安装

概述

由JS和纯Web Assembly实现的zkSNARK，内部实现了Groth16、Plonk和FFLONK（Beta版）三个算法。

snarkjs继承了所有协议需要的组件，包括初始可信设置的NMPC执行过程（用以计算全局的的幂）和计算指定电路的证明。

snarkjs基于nodejs，计算采用circom编译的电路。

snarkjs采用ES模式，可以直接部署到rollup或webpack等项目中。

环境安装

由于circom是基于Rust开发的，因此主机需要有Rust环境。

snarkjs需要node环境。

rust环境安装

Rust是一种系统编程语言，以其安全性、并发性和性能闻名，可以通过官网链接进行下载。

msvc编译器

在Windows中使用rust需要有msvc编译器，本人由于之前安装Visual Studio时已经安装该编译器，故此处省略。

rust下载

打开压缩包后，会弹出cmd命令行窗口，等待其下载完成。出现以下内容即下载完成。

检查rust安装是否成功

安装程序会自动配置环境变量，在cmd命令行窗口中输入rustc --version，确认其安装成功，出现以下信息即安装成功：

node环境安装

简单来说 Node.js 就是运行在服务端的 JavaScript。Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境。Node.js 使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O 的模型，使其轻量又高效。Node.js 的包管理器 npm，是全球最大的开源库生态系统。可以通过官网链接下载。

node下载

这里我选择LTS的windows下载包。

下载完成后，双击安装包开始安装~~（我是下载完了才写的博客，图时偷来的，大家按照自己的需求安装）~~

这里我的路径是D:\LenovoSoftstore\NodeJS

中间会弹出“你要允许此应用对你的设备进行更改吗？”，选择“是”。

检查node安装是否成功

接下来检查环境变量：右击此电脑->属性->高级系统设置->环境变量->系统变量->Path

然后在命令行窗口中输入node -v和npm -v查看node是否安装成功，出现以下信息即安装成功（这里我的node已经自动安装了npm，新版的Node.js已自带npm，安装Node.js时会一起安装，npm的作用就是对Node.js依赖的包进行管理，也可以理解为用来安装/卸载Node.js需要装的东西）。

node环境配置

这里的环境配置主要配置的是npm安装的全局模块所在的路径，以及缓存cache的路径，之所以要配置，是因为以后在执行类似：npm install express [-g] （后面的可选参数-g，g代表global全局安装的意思）的安装语句时，会将安装的模块安装到【C:\Users\用户名\AppData\Roaming\npm】路径中，占C盘空间。

但我希望将全模块所在路径和缓存路径放在我node.js安装的文件夹中，则在我安装的文件夹D:\LenovoSoftstore\NodeJS下创建两个文件夹node_global及node_cache如下图：

注意：这两个文件夹需要打开修改权限 很重要不然会报错没有权限

创建完两个空文件夹后，打开cmd命令行窗口，输入

npm config set prefix “D:\LenovoSoftstore\NodeJS\node_global”npm config set cache “D:\LenovoSoftstore\NodeJS\node_cache”

再次点开环境变量，在系统变量下新建NODE_PATH，

输入D:\LenovoSoftstore\NodeJS\node_global\node_modules，将用户变量下的Path修改为

D:\LenovoSoftstore\NodeJS\node_global

不知道为什么我的电脑上这个环境变量配置没有了，就没有图。

还要将需要将npm全局包的目录添加到系统环境变量Path中，否则后面会报错血与泪的教训 。

测试node安装结果

在cmd命令行输入以下代码，安装两个常用的模块：

npm install express -gnpm install webpack -g

打开存放module的文件夹，发现这两个module已经被安装在该路径下（这里的截图我已经安装了其他module，所以有那么多，理论上只有webpack和express）。

Circom 安装

由于Circom安装语句中用到了git,需要在电脑上安装git需要使用的环境。

git环境安装

从官网链接下载git，选择适配电脑操作系统的安装包。

下载完成后，直接运行安装包，傻瓜式安装。

打开cmd验证器是否安装成功，输入git --version，如果如下图所示，返回了版本信息，就说明git安装成功了。

Circom安装

在命令行输入

git clone https://github.com/iden3/circom.git # 从该网站拷贝该资源cargo build --release #进入进入circom目录后执行该命令cargo install --path circom # 编译完成后执行安装命令，等待安装完毕即可

之后可以用以下命令查看circom版本：

circom --help

如下图所示，返回了版本信息，就说明circom安装成功了。

snarkjs安装

在命令行窗口中输入npm install -g snarkjs@latest安装snarkjs的module

安装完成后可以使用snarkjs --help查看帮助

至此，circom和snarkjs都安装完成。

构建电路与证明

准备工作——电路部分

首先准备好一个电路文件 circuit.circom ，具体如下:

pragma circom 2.1.4; # 指定编译该电路用到的circom版本为2.1.4template Multiplier() { # 电路包含三个变量，其中a,b为输入，输出为c，该电路可以证明Prover知道两个数字a和b，其乘积为csignal input a;signal input b;signal output c;c "a": "3", "b": "11"} #注意这里的输入均为字符串，因为JS无法处理大于2^53的整数，所以转换为字符串形式处理