name: midnight-core-concepts:privacy-patterns description: 在Compact中实现隐私保护逻辑时使用，涉及哈希、承诺、默克尔树、无效符模式或链上数据隐私保护。

Midnight中的隐私模式

基本原则：传递给账本操作的任何内容都是公开可见的，除了MerkleTree类型。使用以下模式来保护数据隐私。

模式选择指南

目标	模式	使用场景
隐藏数据，稍后证明	哈希	需要简单验证
隐藏数据，防止关联	承诺	相同值必须看起来不同
秘密证明成员资格	默克尔树	集合成员资格证明，不透露具体元素
一次性令牌	承诺 + 无效符	防止隐私泄露的双重花费

模式1：哈希

使用persistentHash隐藏数据，同时允许后续验证。

import { persistentHash } from "std/compact/hashes";

// 存储秘密的哈希值
ledger.stored_hash = persistentHash(secret_data);

// 稍后，通过重新哈希来证明知识
assert persistentHash(provided_data) == ledger.stored_hash;

局限性

相同输入 → 相同哈希（可关联）
小值集合易受暴力破解攻击

适用于：不会重复且具有高熵的数据。

模式2：承诺

当相同值必须看起来不同时，使用persistentCommit。

import { persistentCommit } from "std/compact/commitments";

// 使用随机数防止关联
const commitment = persistentCommit(value, randomness);
ledger.stored_commitment = commitment;

随机数的重要性

没有随机数，对“是”的承诺总是看起来相同。使用随机数：

commit(“是”, random1) ≠ commit(“是”, random2)
防止相同值之间的关联
对投票、竞价、任何重复值至关重要

// 错误：可关联
const bad = persistentCommit(vote, Bytes<32>::zero());

// 正确：不可链接
const good = persistentCommit(vote, fresh_randomness);

随机数来源

// 选项1：新鲜随机数（理想）
const r = generateRandomness();

// 选项2：从秘密密钥+计数器派生（确定性）
const r = persistentHash(secret_key, counter);

适用于：任何可能重复的值（投票、竞价、选择）。

模式3：默克尔树

使用MerkleTree证明集合成员资格，而不透露具体元素。

ledger authorized_keys: MerkleTree<32, Bytes<32>>;

export circuit authenticate(
  secret_key: Bytes<32>,
  merkle_path: MerkleTreePath<32, Bytes<32>>
): Void {
  // 证明密钥在树中，不透露是哪个密钥
  const public_key = persistentHash(secret_key);
  assert ledger.authorized_keys.member(public_key, merkle_path);
}

树类型

类型	使用场景
`MerkleTree<n, T>`	静态集合，针对当前根进行证明
`HistoricMerkleTree<n, T>`	频繁插入，针对过去根进行证明

使用HistoricMerkleTree当：元素频繁添加，用户需要针对他们获取路径时的根证明成员资格。

模式4：承诺 + 无效符

最强大的模式：具有完全隐私的一次性令牌。

工作原理

承诺阶段：将commit(value, secret)存储在默克尔树中
花费阶段：揭示nullifier = hash(commitment, secret)
验证：证明承诺存在，无效符未被使用过

ledger commitments: MerkleTree<32, Bytes<32>>;
ledger nullifiers: Set<Bytes<32>>;

export circuit spend(
  value: Field,
  secret: Bytes<32>,
  path: MerkleTreePath<32, Bytes<32>>
): Void {
  // 重构承诺
  const commitment = persistentCommit(value, secret);

  // 证明承诺存在于树中
  assert ledger.commitments.member(commitment, path);

  // 计算并记录无效符
  const nullifier = persistentHash(commitment, secret);
  assert !ledger.nullifiers.member(nullifier);
  ledger.nullifiers.insert(nullifier);
}

隐私属性

承诺：隐藏值和所有者
无效符：防止双重花费，不与承诺关联
默克尔证明：证明存在性，不透露具体承诺

这是Zerocash和Zswap的屏蔽UTXO的基础。

认证模式

证明身份而不透露凭证：

export circuit authenticate(secret_key: Bytes<32>): Void {
  const public_key = persistentHash(secret_key);
  assert public_key == ledger.authorized_key;
  // 已授权！secret_key从未被揭示
}

常见错误

错误1：重用随机数

// 错误：相同随机数 = 可关联
const r = fixed_value;
commit(vote1, r); commit(vote2, r);

// 正确：每次使用新鲜随机数
commit(vote1, random1); commit(vote2, random2);

错误2：小值集合不使用随机数

// 错误：只有2个可能值，易受暴力破解
hash(vote); // vote是“是”或“否”

// 正确：使用随机数的承诺
persistentCommit(vote, randomness);

错误3：忘记什么是公开的

// 错误：这会暴露秘密！
ledger.public_field = secret_value;

// 正确：仅存储承诺
ledger.public_field = persistentCommit(secret_value, randomness);

参考资料

详细技术信息：

references/commitment-schemes.md - Pedersen承诺，绑定/隐藏属性
references/merkle-tree-usage.md - 树操作，路径生成，历史树

示例

工作模式：

examples/private-voting.compact - 使用承诺/无效符的完整投票系统
examples/auth-patterns.compact - 不透露密钥的认证模式