基本资料

项目名称：Future Tool - zkFuture - Battleship

项目立项日期：2023-06

项目整体简介

零知识证明将是未来Web3.0的基石，它利用神奇的密码学原理做到了保护隐私和压缩数据的能力，但其编程复杂，效率低，如何用好这一工具将是广大开发者的难题。

本工具主要提供零知识证明的基础开发工具，不过鉴于黑客松的时间范围缘故，本项目将以一个简单的battleship舰艇对战游戏为例，演示开发工具的能力和效果。

battleship舰艇对战游戏是一种双人游戏，每个玩家都有一张NxM的网格，玩家需要在自己的网格上放置一些战舰。战舰可以是1到10格长，可以水平或垂直放置，但不能重叠。一旦战舰放置完成，玩家轮流猜测对方的战舰位置。每次猜测时，玩家需要指定一个网格坐标，如果该坐标上有对方的战舰，则该战舰被击中，否则就是未击中。当一艘战舰的所有格子都被击中时，该战舰被击沉。游戏继续进行，直到一方玩家的所有战舰都被击沉为止，那么另一方玩家就获胜了。

项目Demo

项目Demo视频

技术架构

• ui/ 界面相关的代码，并包含zk证明及合约交互的代码
• src/circuits/ 电路代码
• src/contracts/ 合约代码
• scripts 一些辅助脚本代码

flowchart LR
    circuit["Circuits(.circom)"]
    contract["Contracts(.sol)"]
    verifier["Verifier(.sol)"]

    circuit -- snarkjs --> verifier

    subgraph ui["Frontend"]
        contractTyping["Contract Typing(.ts)"]
        circuitTyping["Circuit Typing(.ts)"]
    end

    circuit -- zkFuture --> circuitTyping 
    verifier -- typechain --> contractTyping 
    contract -- typechain --> contractTyping 

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游戏逻辑

由其中一个玩家开启游戏，另外一个玩家使用同样的ID号加入游戏。能顺利加入游戏的必要条件就是通过BoardEligibility的零知识电路的检查。

flowchart LR
    create["Create(UI)"]
    join["Join(UI)"]

    create --> game
    join --> game

    subgraph moonbeam["Moonbase Alpha"]
        game["Game(.sol)"]
        board["BoardEligibility(.sol)"]
        precompile["Precompiled"]

        game --> board --> precompile
    end

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游戏创建后，每个玩家依次进行轮回的游戏，直到有一方胜利为止

flowchart LR
    turn["Turn(UI)"]

    game["Game(.sol)"]

    turn --> game 
    subgraph moonbeam["Moonbase Alpha"]
        game["Game(.sol)"]
        attack["RevealAttack(.sol)"]
        precompile["Precompiled"]

        game --> attack --> precompile
    end

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由于可以利用上BN128的Precompiled合约，因此零知识证明的验证速度快，消耗的gas低。

程序部署说明

1. 准备$\tau$：yarn setup:ptau
2. 编译零知识电路：build:circuits
3. 【可选步骤】当合约发生变化后，重新编译强类型文件：build:contracts
4. 部署合约：deploy:contracts
5. 将上一步中部署的合约放到UI中进行调用

本项目的起点

• https://github.com/CDDelta/battleship3 zk电路设计主要使用该项目的设计方案
• https://github.com/BattleZips/BattleZips-Circom zk电路设计也参考了该项目的方案
• https://github.com/BattleZips/battlezip-frontend 前端设计方案参考了该项目，并从该项目中借了船的图片
• Stable Diffusion + A RPG Artist(Model) LOGO使用该工具生成

黑客松期间计划完成的事项

区块链端

• 合约模板

  • 创建新游戏 (fn create())
  • 加入游戏 (fn join())
  • 发起攻击 (fn turn())
  • 游戏结算 (fn closeup())

• 合约生成工具：根据算术电路生成合约

  • 电路编译生成的命令行
  • 验证参数的生成
  • 根据定义生成接口
  • 集成与部署功能

客户端

• web 端
  • 创建新的游戏
  • 加入游戏
  • 发起攻击
  • 游戏结算

队员信息

• Icer - Full-Stack Developer - WeChat: wxid_wf3w33euagf622