Mina中的支付交易snark

Posted 2022-07-13 mutourend

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Mina中的支付交易snark相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 引言

前序博客有：

Mina的支付流程

Mina中目前的交易类型主要有：

Coinbase交易：给产块者激励和手续费的交易，为内部交易。
Fee_transfer交易：给snark worker手续费的交易，为内部交易。
Payment交易：支付交易，为用户交易。
Stake_delegation交易：委托交易，为用户交易。
apply_parities_unchecked交易：为支持zkApps智能合约创建的交易类型。

在Mina实际代码实现中，Payment交易和Stake_delegation交易共用Signed_command结构。

Payment交易示例为：


    "data": [
        "Signed_command",
        
            "payload": 
                "common": 
                    "fee": "0.03",
                    "fee_token": "1",
                    "fee_payer_pk": "B62qoiyAqMVg4hnWFa3mBLsWVJycekKeHLjZi7KdKUDrvdk2o5hyuAe",
                    "nonce": "0",
                    "valid_until": "4294967295",
                    "memo": "E4YVe5YCtgSZuaBo1RiwHFWqtPzV6Eur8xG6JnbzEigit5nZKobQG"
                ,
                "body": [
                    "Payment",
                    
                        "source_pk": "B62qoiyAqMVg4hnWFa3mBLsWVJycekKeHLjZi7KdKUDrvdk2o5hyuAe",
                        "receiver_pk": "B62qpWaQoQoPL5AGta7Hz2DgJ9CJonpunjzCGTdw8KiCCD1hX8fNHuR",
                        "token_id": "1",
                        "amount": "15270000000"
                    
                ]
            ,
            "signer": "B62qoiyAqMVg4hnWFa3mBLsWVJycekKeHLjZi7KdKUDrvdk2o5hyuAe",
            "signature": "7mXTZ6UJj2ZwGzF39ZvU9wnLeDTmHLitwDz7WfVtaXmwToDoVspgauzNKgrgwSzvxxusWsRMgFXyEZ4cTDHKDxmndDYuGLGM"
        
    ],
    "status": [
        "Applied",
        
            "fee_payer_account_creation_fee_paid": null,
            "receiver_account_creation_fee_paid": null,
            "created_token": null
        ,
        
            "fee_payer_balance": "0",
            "source_balance": "0",
            "receiver_balance": "18032234944156559"
        
    ]

Stake_delegation交易示例为：


    "data": [
        "Signed_command",
        
            "payload": 
                "common": 
                    "fee": "0.0101",
                    "fee_token": "1",
                    "fee_payer_pk": "B62qp5MgMnCrd2bB8pGpPVmAntym3Qfx3vu7wBWwJ5p9e6eU9srYx9v",
                    "nonce": "0",
                    "valid_until": "4294967295",
                    "memo": "E4YM2vTHhWEg66xpj52JErHUBU4pZ1yageL4TVDDpTTSsv8mK6YaH"
                ,
                "body": [
                    "Stake_delegation",
                    [
                        "Set_delegate",
                        
                            "delegator": "B62qp5MgMnCrd2bB8pGpPVmAntym3Qfx3vu7wBWwJ5p9e6eU9srYx9v",
                            "new_delegate": "B62qns9cPvDwckhJXHpWZZ8b8T8oUgoF4Enpax5zNVBYYMtQwHf4Cmp"
                        
                    ]
                ]
            ,
            "signer": "B62qp5MgMnCrd2bB8pGpPVmAntym3Qfx3vu7wBWwJ5p9e6eU9srYx9v",
            "signature": "7mX2tu8ZxQbYkYWCCUKK6CpWhsAtPtiBWYkaa2BuJLJt4p934TfspRi7End8RKm5MBWXpqXGP4WxLv2NNjUPC1UiPM6KvnRn"
        
    ],
    "status": [
        "Applied",
        
            "fee_payer_account_creation_fee_paid": null,
            "receiver_account_creation_fee_paid": null,
            "created_token": null
        ,
        
            "fee_payer_balance": "90989900000",
            "source_balance": "90989900000",
            "receiver_balance": "66002906100000"
        
    ]

本文重点关注Payment支付交易的 snark流程。

在Mina中，引入了snark worker来对交易进行snark：

Mina的实际代码实现中，其snark_worker模块主要提供了2个异步RPC接口：

get_work：snark worker通过get_work RPC接口获取待生成snark的work。
submit_work：完成snark的work通过submit_work RPC接口广播到网络。

2. Signed_command基本结构

Signed_command基本结构为：

	( Payload.Stable.V2.t
      , Public_key.Stable.V1.t
      , Signature.Stable.V1.t )
      Poly.Stable.V1.t

	type ('payload, 'pk, 'signature) t =
         payload : 'payload; signer : 'pk; signature : 'signature 

(* payload结构为： *)
type t = (Common.Stable.V2.t, Body.Stable.V2.t) Poly.Stable.V1.t
type ('common, 'body) t =  common : 'common; body : 'body 

(* payload.common结构为： *)
	type t =
        ( Currency.Fee.Stable.V1.t
        , Public_key.Compressed.Stable.V1.t
        , Account_nonce.Stable.V1.t
        , Global_slot.Stable.V1.t
        , Memo.Stable.V1.t )
        Poly.Stable.V2.t
	
	type ('fee, 'public_key, 'nonce, 'global_slot, 'memo) t =
           fee : 'fee
          ; fee_payer_pk : 'public_key
          ; nonce : 'nonce
          ; valid_until : 'global_slot
          ; memo : 'memo
          
（* payload.body结构为： *）
	type t = Binable_arg.Stable.V2.t =
        | Payment of Payment_payload.Stable.V2.t
        | Stake_delegation of Stake_delegation.Stable.V1.t

(* payload.body为Payment时的结构为： *)
type t =
      (Public_key.Compressed.Stable.V1.t, Amount.Stable.V1.t) Poly.Stable.V2.t

type ('public_key, 'amount) t =
         source_pk : 'public_key; receiver_pk : 'public_key; amount : 'amount

3. Snark worker生成交易snark流程

3.1 Snark worker生成交易snark关键结构

1）of_non_parties_transaction函数中的transaction_in_block参数，为Transaction.Valid.t Transaction_protocol_state.t类型：

Transaction.Valid.t Transaction_protocol_state.t

type 'a t =  transaction : 'a; block_data : Block_data.Stable.V2.t 
(* transaction类型，Transaction.Valid.t为： *)
type t = User_command.Valid.Stable.V2.t Poly.Stable.V2.t
type 'command t =
        | Command of 'command
        | Fee_transfer of Fee_transfer.Stable.V2.t
        | Coinbase of Coinbase.Stable.V1.t

(* 本文只考虑Command类型，User_command.Valid.Stable.V2.t ： *)
type t =
        ( Signed_command.With_valid_signature.Stable.V2.t
        , Parties.Valid.Stable.V1.t )
        Poly.Stable.V2.t
type ('u, 's) t = Signed_command of 'u | Parties of 's

(* 本文只考虑Signed_command类型， Signed_command.With_valid_signature.Stable.V2.t： *)
type t = Stable.V2.t (* 对应为上面第2节的Signed_command结构。 *)

(* block_data类型， Block_data.Stable.V2.t为：*)
type t = Mina_state.Protocol_state.Body.Value.Stable.V2.t
	type t = (* 为protocol_state结构 *)
          ( State_hash.Stable.V1.t
          , Blockchain_state.Value.Stable.V2.t
          , Consensus.Data.Consensus_state.Value.Stable.V1.t
          , Protocol_constants_checked.Value.Stable.V1.t )
          Poly.Stable.V1.t

	type ('state_hash, 'blockchain_state, 'consensus_state, 'constants) t =
           genesis_state_hash : 'state_hash
          ; blockchain_state : 'blockchain_state
          ; consensus_state : 'consensus_state
          ; constants : 'constants

2）perform函数中有参数( instances; fee as spec : Work.Spec.t)：

(* Work.Spec.t结构为： *)
type t = Single.Spec.t Work.Spec.t
type 'single t = 'single Stable.Latest.t =
 instances : 'single One_or_two.t; fee : Currency.Fee.t 

(* 其中instances类型，One_or_two.t为： *)
type 'a t = [ `One of 'a | `Two of 'a * 'a ]
(*  Single.Spec.t结构为： *)
type t = (Transaction_witness.t, Ledger_proof.t) Work.Single.Spec.t

(* Work.Single.Spec.t类型为： *)
type ('witness, 'ledger_proof) t =
      ('witness, 'ledger_proof) Stable.Latest.t =
  | Transition of Transaction_snark.Statement.t * 'witness
  | Merge of Transaction_snark.Statement.t * 'ledger_proof * 'ledger_proof

本文只考虑“Transition”情况，其中Transaction_witness.t结构为：

(* 本文只考虑“Transition”情况： *)
( * Transition_witness.t结构为： *)
type t =
   transaction : Mina_transaction.Transaction.Stable.V2.t
  ; ledger : Mina_ledger.Sparse_ledger.Stable.V2.t
  ; protocol_state_body : Mina_state.Protocol_state.Body.Value.Stable.V2.t
  ; init_stack : Mina_base.Pending_coinbase.Stack_versioned.Stable.V1.t
  ; status : Mina_base.Transaction_status.Stable.V2.t

本文只考虑“Transition”情况，其中Transaction_snark.Statement.t结构为：

type t =
    ( Frozen_ledger_hash.Stable.V1.t (* 为Field.t，即为哈希值。 *)
    , Currency.Amount.Stable.V1.t (* 为Unsigned.UInt64.t *)
    , Pending_coinbase.Stack_versioned.Stable.V1.t (* data为Field.t，state中的init和curr均为哈希值。 *)
    , Fee_excess.Stable.V1.t  (* 包含fee_token_l/fee_excess_l/fee_token_r/fee_excess_r 四个字段。 *)
    , unit
    , Local_state.Stable.V1.t )
    Poly.Stable.V2.t
(*   Poly.Stable.V2.t结构为：  *)
	type ( 'ledger_hash  (* 为哈希值。 *)
         , 'amount (* 为Unsigned.UInt64.t *)
         , 'pending_coinbase  (* data为Field.t，state中的init和curr均为哈希值。 *)
         , 'fee_excess  (* 包含fee_token_l/fee_excess_l/fee_token_r/fee_excess_r 四个字段。 *)
         , 'sok_digest (* 为uint。 *)
         , 'local_state )
         t =
       source :
          ( 'ledger_hash  (* 为哈希值。 *)
          , 'pending_coinbase  (* data为Field.t，state中的init和curr均为哈希值。 *)
          , 'local_state )
          Registers.Stable.V1.t
      ; target :
          ( 'ledger_hash  (* 为哈希值。 *)
          , 'pending_coinbase  (* data为Field.t，state中的init和curr均为哈希值。 *)
          , 'local_state )
          Registers.Stable.V1.t
      ; supply_increase : 'amount (* 为Unsigned.UInt64.t *)
      ; fee_excess : 'fee_excess  (* 包含fee_token_l/fee_excess_l/fee_token_r/fee_excess_r 四个字段。 *)
      ; sok_digest : 'sok_digest (* 为uint。 *)
      
(* Registers.Stable.V1.t结构为： *)
type ('ledger, 'pending_coinbase_stack, 'local_state) t =
   ledger : 'ledger (* 为哈希值。 *)
  ; pending_coinbase_stack : 'pending_coinbase_stack (* data为Field.t，state中的init和curr均为哈希值。 *)
  ; local_state : 'local_state

其中Pending_coinbase.Stack_versioned.Stable.V1.t结构为：

(* Pending_coinbase.Stack_versioned.Stable.V1.t结构为： *)
type t =
    (Coinbase_stack.Stable.V1.t, State_stack.Stable.V1.t) Poly.Stable.V1.t
type ('data_stack, 'state_stack) t =
       data : 'data_stack; state : 'state_stack 
(* data类型，Coinbase_stack.Stable.V1.t为：Field.t *)
(*state类型， State_stack.Stable.V1.t为： *)
type t = Stack_hash.Stable.V1.t Poly.Stable.V1.t
type 'stack_hash t =  init : 'stack_hash; curr : 'stack_hash 
(* 其中init/curr均为 Stack_hash.Stable.V1.t ，本质即为Filed.t，即为哈希值 *)

其中Fee_excess.Stable.V1.t结构为：

(* Fee_excess.Stable.V1.t 结构为： *)
type t =
  ( Token_id.Stable.V1.t (* 为Pickles.Backend.Tick.Field.Stable.V1.t，对应Tick曲线的scalar域 *)
  , (Fee.Stable.V1.t, Sgn.Stable.V1.t) Signed_poly.Stable.V1.t ) (* 其中的magnitude字段为Unsigned.UInt64.t，sgn字段为枚举类型Pos|Neg *)
  Poly.Stable.V1.t (* 包含fee_token_l/fee_excess_l/fee_token_r/fee_excess_r 四个字段。 *)

(* Poly.Stable.V1.t结构为： *)
type ('token, 'fee) t =
     fee_token_l : 'token
    ; fee_excess_l : 'fee
    ; fee_token_r : 'token
    ; fee_excess_r : 'fee
    
(* Signed_poly.Stable.V1.t 结构为： *)
type ('magnitude, 'sgn) t =  magnitude : 'magnitude; sgn : 'sgn 
(* 其中magnitude类型，Fee.Stable.V1.t为：Unsigned.UInt64.t *)
(* 其中sgn类型， Sgn.Stable.V1.t枚举类型Pos|Neg：*)
type t = Sgn_type.Sgn.Stable.V1.t = Pos | Neg

其中Local_state.Stable.V1.t结构为：【src/lib/transaction_logic/parties_logic.ml中的Local_state模块有：】

type t =
      ( Mina_base.Stack_frame.Digest.Stable.V1.t
      , Mina_base.Call_stack_digest.Stable.V1.t
      , Token_id.Stable.V1.t
      , ( Currency.Amount.Stable.V1.t
        , Sgn.Stable.V1.t )
        Currency.Signed_poly.Stable.V1.t
      , Ledger_hash.Stable.V1.t
      , bool
      , Parties.Transaction_commitment.Stable.V1.t
      , Transaction_status.Failure.Collection.Stable.V1.t )
      Stable.V1.t

type ( 'stack_frame
       , 'call_stack
       , 'token_id
       , 'excess
       , 'ledger
       , 'bool
       , 'comm
       , 'failure_status_tbl )
       t =
     stack_frame : 'stack_frame
    ; call_stack : 'call_stack
    ; transaction_commitment : 'comm
    ; full_transaction_commitment : 'comm
    ; token_id : 'token_id
    ; excess : 'excess
    ; ledger : 'ledger
    ; success : 'bool
    ; failure_status_tbl : 'failure_status_tbl

3）perform_single中的参数 message:Mina_base.Sok_message.t：【其中的“fee”表示snark worker对其提供的snark work的定价；“prover”为snark worker用于生成交易snark的公钥。】
```
(* Sok_message.t类型为： *)
type t =
   fee : Currency.Fee.Stable.V1.t
  ; prover : Public_key.Compressed.Stable.V1.t
  
```
4）perform_single中有一个隐含参数“single: single_spec”，为Work.Single.Spec.t类型。

3.2 Snark worker生成交易snark关键流程

Snark worker生成交易snark流程为：

1）src/lib/snark_worker/prod.ml中的perform_single

let perform (s : Worker_state.t) public_key
      ( instances; fee  as spec : Work.Spec.t) =
    One_or_two.Deferred_result.map instances ~f:(fun w ->
        let open Deferred.Or_error.Let_syntax in
        let%map proof, time =
          perform_single s
            ~message:(Mina_base.Sok_message.create ~fee ~prover:public_key)
            w
        in
        ( proof
        , (time, match w with Transition _ -> `Transition | Merge _ -> `Merge)
        ) )
        
val perform_single :
       Worker_state.t
    -> message:Mina_base.Sok_message.t
    -> (Transaction_witness.t, Ledger_proof.t) Work.Single.Spec.t (* 对应隐含参数“single: signle_spec” *)
    -> (Ledger_proof.t * Time.Span.t) Deferred.Or_error.t

let perform_single ( m; cache; proof_level  : Worker_state.t) ~message = (* 其中还有一个隐含参数“single: single_spec”，为Work.Single.Spec.t类型。 *)

||
\\/

2）只考虑“Work.Single.Spec.Transition”类型，不考虑“Merge”类型。
||
\\/

3）若交易是“Parties”类型，则额外处理；否则，对于“Signed_commnad”/“Fee_transfer”/"Coinbase"类型的交易，同一调用Transaction_snark的of_non_parties_transaction函数来生成相应的proof，会将proof添加到cache中。

						M.of_non_parties_transaction
                            ~statement: input with sok_digest 
                             Transaction_protocol_state.Poly.transaction =
                                t
                            ; block_data = w.protocol_state_body
                             (* 为transaction_in_block参数，为Transaction.Valid.t Transaction_protocol_state.t类型 *)
                            ~init_stack:w.init_stack
                            (unstage
                               (Mina_ledger.Sparse_ledger.handler w.ledger) )
 
 val of_non_parties_transaction :
       statement:Statement.With_sok.t
    -> init_stack:Pending_coinbase.Stack.t
    -> Transaction.Valid.t Transaction_protocol_state.t
    -> Tick.Handler.t
    -> t Async.Deferred.t
                            
let of_non_parties_transaction ~statement ~init_stack transaction_in_block
      handler =

取transaction_in_block.transaction为transaction，取transaction_in_block.block_data为state_body。
||
\\/

4）对transaction仍然调用Transaction_union.of_transaction，结果仍命名为transaction——目的是：恢复Signed_command结构，会在common内插入fee_token = Token_id.default字段，在body内插入token_id = Token_id.default字段。
||
\\/

参考资料

[1] Guide to Snark Work

附录1. Mina系列博客

Mina系列博客有：

以上是关于Mina中的支付交易snark的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章