解讀 Aztec：將隱私帶入 DeFi 的 L2

作者：echo_z，鏈茶館

近期，鏈茶館發布了L2系列文章，從L2概覽到StarkWare、ZKSync等具體項目，分別做過詳細介紹。除了之前介紹過的龍頭項目外，L2中還有個較為特殊的項目Aztec，實現了隱私交易。隱私交易並不新鮮，但是Aztec即將上線的新功能可以實現隱私Defi，彌補了隱私賽道的缺口。本文將對Aztec進行分析。

市場概覽

在現實世界中，「隱私」幾乎是默認選項，沒有人希望自己的信息泄露。但在區塊鏈世界中，由於鏈上信息的透明性，用戶大多數時候無法享受交易行為的隱私保護。對於現階段的散戶來說，尚且無傷大雅，但是隨著行業發展，隱私也必然會成為重要功能。鏈茶館判斷，用戶需求可能會集中在兩方面：

其一，大戶對於交易隱私保護的需求。大戶如果公開自己的大筆餘額和交易行為，無異於帶著家產招搖過市，容易吸引黑客或者暴露身份。從目前已有的隱私交易項目來看，資金也多集中於大戶交易。

下圖為Tornado Cash的每月取款數據，其中數字代表取款次數，區間代表提款份額（Tornado的機制為通過0.1ETH、1ETH、10ETH、100ETH四種面額來存提款），計算可得100ETH的提款總額最大，以6月為例，占全部提款額的87.6%。

來源：https://dune.com/poma/tornado-cash_1

其二，當Web3發展到投資之外的範圍，如通訊社交等場景時，隱私的需求一定也會凸顯。相信沒有人希望自己的賬戶不斷被垃圾信息干擾，也沒有人會希望自己和密友間的聊天內容被公開。

總結而言，由於Web3當前的使用場景集中於交易投資，僅大戶對於隱私有較強需求；而隨著Web3功能場景的拓展，隱私需求也會拓展到散戶。

從目前的供給來看，實現了隱私功能的項目絕大多數只能滿足簡單的轉帳功能。隱私賽道的頭部項目包括：FDV~21億美元的Monero和~11億美元的Zcash，二者都是獨立的L1公鏈，不支持智能合約；FDV~2.3億美元的Tornado Cash則是建立在以太坊上的智能合約，只能支持按照有限面額的存提款。除此之外，個別項目如Secret Network可以支持智能合約，FDV~1.7億美元，然而其核心的隱私功能依賴於硬體設備，安全級別太低[1]。

因此，隱私賽道缺乏功能完備、且安全級別足夠高的項目。Aztec作為新興的隱私項目，具有補足這一缺口的潛力：作為ZK Rollup的項目，可以共享以太坊的安全性，且項目的中短期目標就是實現Defi交互的隱私性，能夠為隱私賽道帶來新的體驗。

產品機制

Aztec的產品體系為：基於底層的PLONK證明系統，實現賬戶間的匿名交易，並通過網關合約的嫁接來實現和Defi項目的隱私交互。除了網關的部分外，Aztec的隱私實現方式其實和Zcash很相似，類似一個通過Rollup技術共享以太坊安全性的Zcash。下文將對其隱私架構及Defi交互方式進行詳述。

隱私架構：UTXO模型與隱私證明

Zcash的記帳模型遵循比特幣的UTXO（未花費交易支出）模型，每一個UTXO被稱為一個Note（票據），記錄了每筆交易的變化。舉個例子，如果我的賬戶中有10元的票據，而我此時給其他人轉帳5元，那麼這張10元的票據就會拆分成2張5元的票據，其中一張的所有者是被轉帳者，另一張的所有者就是我自己。而對於一個賬戶地址而言，餘額的全部就是所有UTXO的總和。

來源：https://medium.com/aztec-protocol/an-introduction-to-aztec-47c70e875dc7

與此相對的，則是以太坊基於賬戶的記帳模型：每個賬戶對應一個餘額，轉帳時需要在雙方的地址數上做加減法。由於每個賬戶的餘額都已經清晰記錄在最近一次交易中，不像UTXO那樣需要加總賬戶下的所有UTXO，因此對於較複雜的智能合約來說，賬戶模型更易於計算，是較主流的記帳模型，而UTXO則多見於比特幣等簡單轉帳網絡。

來源：https://medium.com/aztec-protocol/fully-confidential-ethereum-transactions-aztec-networks-privacy-architecture-274f968b13d4

UTXO模型和賬戶餘額模型有各自的優劣勢，而在隱私方面，UTXO適於存放於同一賬戶的不同地址下，更能夠混淆交易之間的聯繫[2]，這大概是Zcash和Aztec都選擇了UTXO的原因。

在這樣的記帳模型下，用戶的每一次交易，本質上是銷毀了一張或N張票據，生成了另外總和相等的一張或N張票據，並轉讓了部分票據的所有權。

在Aztec的數據結構中，所有票據的狀態存儲在兩個Merkle Trees中，其中一個是note tree（票據樹），存儲著所有生成過的票據，另一個則是nullifier tree（廢棄樹），存儲所有被銷毀過的票據。所謂「擁有」一張票據，即在note tree中存在對應票據、而在nullifier tree中不存在對應票據[3]。

來源：同上圖

那麼，用戶的隱私是在哪一步實現的，又有哪些信息經過了Rollup（打包）呢？這就涉及到多層證明生成的過程。

當用戶要進行一筆交易的時候，需要銷毀並生成相應的票據，再將票據的所有權轉移，而對於這筆私密交易，用戶需要在本地生成一個「隱私證明」（privacy proofs）。隨後，28筆私密交易將會聚合為內部Rollup證明（ "inner" rollup proof），之後又有32個這樣的內部Rollup證明聚合為外部Rollup證明（"outer" rollup proof），外部Rollup證明將會最終被提交到L1上，供節點驗證。

下圖中顯示的是4個內部Rollup證明聚合為1個外部Rollup證明，總共112筆交易，而在今年3月更新的SDK中，提升為32個內部Rollup證明，換言之一個最終提交的Rollup證明中可以包含28*32=896筆交易。

來源：https://medium.com/aztec-protocol/privacy-for-pennies-scaling-aztecs-zkrollup-9f2b36615cc6

需要注意的是，只有用戶在本地生成的隱私證明，是真正不泄露信息的零知識證明，也是整個系統中唯一為隱私負責的部分[4]。而在其之上的內部Rollup、外部Rollup證明，都和StarkWare、ZKSync等通用ZK系L2一樣，並不必然是零知識。BTW，StarkWare團隊曾提議，將ZK Rollups改名為Validity Proof，以免混淆概念[5]。

Aztec的Rollup方式和StarkWare、ZKSync等ZK系L2還有一個很大的不同：通常ZK系Rollup都是將多筆交易打包，生成聚合證明，而Aztec為了實現隱私，需要將每筆交易分別生成證明，再將證明打包生產證明。這大概也是Aztec的gas fee高於其他所有Rollups的原因。

在整個過程中，可以看到多個源自Zcash的做法，包括UTXO記帳模型、兩種Merkle Trees的設計、用戶在本地生成隱私證明的方式，都和Zcash相同。此外，Aztec還提供內部轉帳的功能，也就是一個匿名賬戶可以給另一個匿名賬戶轉帳，這能夠隱匿兩個地址之間的交易聯繫，避免由於某個錢包地址餘額不足、需要輸入礦工費等場景下，和另一個錢包產生公開聯繫。如此，會比Tornado Cash這類僅僅通過面額池存提款的方式更能保護隱私，而Zcash也提供這一功能。

Zcash提供的多種轉帳模式，紅框為匿名到匿名，也就是Aztec中的內部轉帳功能。來源：https://z.cash/technology/

至此，我們基本可以理解Aztec的隱私架構：採用UTXO的記帳模型，以「票據」的分拆和所有權轉讓實現轉帳，由用戶在本地生成隱私證明來實現隱私交易，再通過雙層Rollup實現多筆交易的聚合證明，提交到L1驗證。底層隱私架構有不少設計取自Zcash，而通過Rollup的聚合證明方式則借用了以太坊安全性，有些類似一個Rollup版的Zcash。

Aztec Connect：通過網關實現Defi隱私交互

上述隱私架構實現了用戶的私密交易，但到這一步為止只是將隱私交易遷移到了L2，相對原來的解決方案並沒有顯著進步，仍然只能實現簡單的轉帳。Aztec的目標也不止於此，長期希望能夠支持所有智能合約的隱私交互，而其中短期目標是實現L1上Defi的隱私交互。

Aztec實現隱私Defi的方式比較討巧。由於採用了UTXO模型，不適用於複雜的智能合約，因此Aztec沒有試圖在L2上推廣智能合約，而是通過「網關」的方式，將交易聚合到L1。

其具體的方式是：當用戶要進行一個Defi交易時，Aztec會把同類型的交易打包，並把這些交易傳遞給Aztec Bridge Contract------一個部署在L1的合約，再通過這個合約聚合資金並調用相應的Defi功能，最後將交易完成的資金按比例返還給L2上的賬戶[6]。

這有點類似一個金庫策略，將同類的交易行為打包完成，在實現隱私的同時也能夠分攤gas fee。

對於L1的Defi項目來說，遷移變得非常簡單，不再需要重新部署合約，只需要和Aztec Connect完成接口即可。不過，這也降低了項目部署的靈活性，只有同類型的交易足夠多才能夠攤薄費用，否則單筆交易仍然會比較貴。如此看來，這一方式短期內大概只適合操作單一、資金密集的項目。

運營現狀

Aztec的隱私設計基於UTXO模型，不適於複雜的智能合約開發，目前的產品僅限於團隊自己開發的zk.money，對於其他項目的集成主要通過Aztec Connect網關合約來實現。

zk.money最早發布於去年3月，目前正在新版和舊版的分叉階段，新版仍未上線。

舊版zk.money只能實現簡單的轉帳支付，支持ETH/DAI/renBTC三種資產。用戶每次連接時，需要通過ETH錢包進行簽名，之後可通過「Shield」存款，再通過「Send」進行內部轉帳、或提款到L1賬戶。

來源：https://old.zk.money/asset/ETH

由於功能簡單、手續費較高，舊版zk.money的使用率較低，目前TVL僅在~500萬美元，高峰時也僅為~1,400萬美元。

來源：https://defillama.com/protocol/aztec

新版zk.money將會上線Aztec Connect，實現隱私Defi，是Aztec項目的重要里程碑，原定於6月初上線，但目前仍在處理問題，還沒有明確的上線日期。根據今年4月的官方博客，初期應該會集成Element.fi和Lido，作為最早上線的隱私Defi[7]。

整體來看，Aztec的設計可以方便地接入L1的Defi，但是沒有提供項目自由部署的選項，如此則較難建立獨立的公鏈生態，更像是為L1的Defi項目集成了一個隱私選項。

團隊及融資

Aztec的核心團隊有較強的技術能力，其底層證明系統PLONK的三位合作者中的兩位均在Aztec。

CEO Zac Williamson，牛津大學粒子物理學博士，PLONK發明者之一，曾在CERN（歐洲核子研究中心）和T2K（日本一個粒子物理學實驗）擔任物理學家。

CPO產品總監Joe Andrews，倫敦帝國學院材料科學工學士，曾在矽谷的餐飲創業公司Radish擔任CTO。

首席科學家Ariel Gabizon，以色列魏茲曼研究所（Weizmann Institute）計算機博士，曾在Zcash擔任研究員和工程師，也是PLONK的發明者之一。

截至目前為止，Aztec披露過的融資金額累計1,910萬美元。2018年11月公布了由Consensys領投的210萬美元種子輪融資；2021年12月公布了由Paradigm領投的1,700萬美元融資，其他參投者包括IOSG Ventures、Variant Fund、Nascent、imToken、Scalar Capital、Defi Alliance、ZK Validator及天使投資人Anthony Sassano、Stani KulecFhov、Bankless、Defi Dad、Mariano Conti、Vitalik Buterin，且上輪投資方 a_capital、Ethereal Ventures和Libertus Capital也繼續加注。此外，2019年9月也曾公布過一輪種子輪融資，但未披露金額。

優勢與挑戰

鏈茶館認為，Aztec的核心優勢為：產品實現了安全級別較高、且能夠和Defi項目交互的隱私功能，而當前隱私賽道絕大多數產品僅能支持簡單轉帳功能，Aztec有效填補了賽道空缺。不過，這一功能仍未上線，需要觀測上線後的功能表現。

然而一體兩面，特殊的隱私功能也在很大程度上限制了項目。

一方面，Aztec依靠集成網關合約來實現對Defi項目的操作，在降低部署難度的同時也降低了靈活性，短期來看更適合操作單一、資本密集的項目。

另一方面，為了實現隱私，要求給每一筆交易都生成隱私證明，雖然項目通過雙層Rollup方式分攤了存儲空間，但Aztec的手續費在所有L2中仍然是最高的，對用戶而言門檻也較高，更適合大戶。

總體來看，Aztec的產品功能簡單直接，預計如果功能表現尚可，會在L2中佔據一席之地；但就目前與Defi的標準化集成方式來看，更像是為L1的Defi項目所做的功能補充，可能天花板不會太高。

Aztec的遠期目標不止於此，最終是希望實現所有智能合約的隱私交互，而要實現這一目標，大概需要全新的方案。