今天要來簡單介紹一下，門羅幣是怎么達(dá)到匿名交易的。本篇文章會(huì)牽涉到橢圓曲線的原理，如果不懂，可以先參考「加密技術(shù)核心算法之安全快捷的ECC算法」。簡單來說就是要知道這樣的關(guān)系：

p = k*G ，

p：公鑰

k：私鑰

G：曲線上的基準(zhǔn)點(diǎn)

門羅隱匿交易包含了三個(gè)技術(shù)：Ring Signature（環(huán)簽名） ， Ring Confidential Transactions （RingCT，環(huán)保密交易）跟Stealth Address（隱地址）。在Digital Asset Research的文章中這張圖解釋了各個(gè)技術(shù)所使用的地方，本篇文章，就是要介紹這三個(gè)技術(shù)。

在介紹之前，先了解門羅一些基本概念。在門羅中有兩把key（其實(shí)是4把，因?yàn)楦饔兴借€跟公鑰），一把是view key另一把是spend key。顧名思義，一把是拿來看的自己余額的（在鏈上找隱匿位址），一把是拿來花的（做環(huán)簽名）。由spend key可以產(chǎn)生key image（金鑰映像），用來做預(yù)防雙花的證明，有點(diǎn)像zcash的nullifier。

Ring Signature （環(huán)簽名）

環(huán)簽名有點(diǎn)像混幣，就是把好幾筆交易混在一起，不過還是有差異。

那實(shí)際上怎么做呢？！假設(shè)一個(gè)初始值v，跟一串隨機(jī)數(shù)（y1， y2， …， yn），然后把v跟隨機(jī)數(shù)經(jīng)由Ek做加密，再把加密過的值跟下一個(gè)隨機(jī)數(shù)做運(yùn)算（xor）再加密，如：Ek （ y 2⊕ Ek （ y1 ⊕ v ）），所以函數(shù)如下

Ck ， v （ y 1， y 2，…， yn ）= Ek （ y 1⊕ Ek （ y 2⊕ Ek （… Ek （ yn ⊕ v ））））

接著使Ck ， v （ y 1， y 2，…， yn ） = v，也就是v經(jīng)過一連串的計(jì)算后，最后會(huì)等于自己，這就是環(huán)簽名的基本概念，如下圖形成一個(gè)環(huán)

實(shí)際應(yīng)用場景會(huì)像這樣：

m：訊息

P1， P2， …， Pn：為任意的一組公鑰

1.計(jì)算加密金鑰k = Hash（m）

2.選擇隨機(jī)數(shù)v

3.為所有的公鑰選擇隨機(jī)數(shù)（x1， x2， …， xn）（不包含自己xs），接著計(jì)算

yi = gi（ xi）。（ gi = xi^{Pi} mod Ni ）

*也就是上述的隨機(jī)數(shù)yi，使用公鑰來產(chǎn)生

4.藉由Ck，v（y1， y2， …， yn）來求得自己的ys

5.接著利用自己的私鑰算出xs，xs = gs^{-1}（ys）

6.最終，輸出環(huán)簽名σ = （x1， x2， …， xs， …， xn， v）

驗(yàn)證

1.計(jì)算yi = gi（xi）， i = 1， 2， …， n

2.計(jì)算加密金鑰k = Hash（m）

3.驗(yàn)證Ck，v（y1，y2，…，yn） ？= v

因?yàn)関跟ys是相關(guān)的，而只有擁有私鑰的人才能從ys算出xs，因此其他人無法假造簽名。而環(huán)簽名有個(gè)特性，就是少了某一項(xiàng)，可以用其他項(xiàng)來算出少的那一項(xiàng)。因?yàn)楹灻换旌线^了，所以礦工無法直接驗(yàn)證交易是否花過了，要怎么確保雙花的問題？就要借助到金鑰映像（key image）的幫助，實(shí)際怎么運(yùn)作，后面的隱地址一起介紹。

Ring Confidential Transactions（環(huán)保密交易）

在RingCT（環(huán)保密交易）出現(xiàn)之前，因?yàn)榄h(huán)簽名的限制，混合環(huán)簽名的金額必須一樣，所以交易金額都必須被拆成固定面額，例如要交易12.5 XMR，就需要拆成10， 2 ， 0.5三種面額，雖然發(fā)送方的資訊有環(huán)簽名做保護(hù)，但是交易的金額就暴露給所有人了。

環(huán)保密交易出現(xiàn)后（新版的環(huán)簽名”A Multi-layered Linkable Spontaneous Anonymous Group signature”所支援），金額將會(huì)被遮罩住，因此不必拆成已知面額，進(jìn)而可以達(dá)到隱匿的作用。

Stealth Address（隱地址）

記得上面提到，每個(gè)人有兩把key（view key跟spend key）。假設(shè)Alice要轉(zhuǎn)錢給Bob，首先，Alice要利用Bob的public view key跟public spend key組成一次性的公鑰，計(jì)算如下

P = H（rA）G + B

r： Alice選的隨機(jī)數(shù)

A：Bob‘s public view key

B：Bob’s public spend key

G：橢圓曲線中的基準(zhǔn)點(diǎn)

H：hash function

然后計(jì)算R = rG。接著把交易送到P所產(chǎn)生的位址，并將R值放入交易的內(nèi)容。所以整個(gè)網(wǎng)路都會(huì)知道P跟R。

因?yàn)閞 是隨機(jī)數(shù)，每次產(chǎn)生出的一次性公鑰P都會(huì)是不同的，而由公鑰P產(chǎn)生出門羅的地址就叫做隱地址（stealth address）。Alice把交易送到隱匿地址后，Bob要怎么知道這筆交易呢？

Bob有view key跟spend key對(duì)應(yīng)的私鑰（a， b），Bob計(jì)算

P′ = H（aR） + B

因?yàn)閍R = arG = rA，所以可得P‘ = H（aR） + B = H（rA） + B = P

所以若P’==P就代表這筆交易是給自己的，而這個(gè)計(jì)算需要a ： private view key，所以也就只有Bob可以計(jì)算得出來。Bob找到交易后可以算出對(duì)應(yīng)的私鑰x = H（aR） + b，就可以動(dòng)用這筆交易了！而這種方式，對(duì)于收款人來說是麻煩的，因?yàn)橐S時(shí)掃描鏈上的交易，才知道有沒有自己的。（有一種方式，是把自己的view key給第三方，由第三方幫你掃描，不過你的資產(chǎn)就會(huì)曝光，但是依然只有自己能動(dòng)用）

回到雙花的問題上，上面有提到金鑰映像，先來看金鑰映像的算法

I = xH（P）

基本上是由一次性的公鑰P跟私鑰x 組成，每一筆交易P只會(huì)對(duì)應(yīng)到一把私鑰x，所以對(duì)于每筆交易P其金鑰映像I都是固定的，因此礦工只需要去驗(yàn)證I 是否有重復(fù)，就可以驗(yàn)證是否雙花。

門羅的最新協(xié)議Bulletproof，是一種range proof，主要用于環(huán)保密交易（RingCT），藉由Bulletproof可以大大減少了驗(yàn)證資料的大小，讓交易資料變小，而手續(xù)費(fèi)得以減少，有機(jī)會(huì)再來深入探討B(tài)ulletproof。

擴(kuò)展性（scalability）是門羅的一個(gè)大問題，主要是保密交易使用的rang proof的資料量龐大，使得交易的資料量很大，約是比特幣的10倍（使用bulletproof后），每次交易也都會(huì)有新的金鑰映像提供查詢，所有歷史交易的紀(jì)錄都需要保留，無法像比特幣有些技巧可以省略某些交易。這或許對(duì)門羅幣是個(gè)挑戰(zhàn)，但是另一派的說法，門羅幣的交易量不是重點(diǎn)，而是他提供的隱私性。