Polygon Miden交易模型：Actor模式 + ZKP =＞并行 + 隐私

1. 引言

前序博客：

Polygon Miden为：

本文专注于Polygon Miden的几个核心概念：

Polygon Miden中：

Polygon Miden中的账户：

其与以太坊账户相似，但也有所不同：

1）Polygon Miden中的每个账户都有代码，而以太坊中的EOA账户没有代码。即意味着Polygon Miden中的所有账户都是智能合约------即账号抽象（Account Abstraction）。从而有更好的用户体验和更安全的钱包：
- 可定期rotate keys
- 做rate limit
- 社交恢复等。
2）以太坊账户中仅locally存储了ETH balance，即意味着账户的该数据结构中仅存储其ETH balance信息。
Polygon Miden中，所有资产都locally存储在账户中，从而提供了隐私和可扩展性：
- 提供隐私，是指：之前已提及，Polygon Miden中的用户可将其账户数据私有维护。某特定账户所持有的资产或代码信息，可不对其他人可见。
- 提供可扩展性，是指：在账户中locally存储资产，使得任意token交易都可仅触及一个账户，从而支持并发性。
  以太坊中的ERC20 token为智能合约，其存储了一组拥有该合约token的账户及其balance列表，该ERC20 token的某个持有人需修改该合约才能转移其token。
  而Polygon Miden中，tokens并不存储在public list中。
3）Polygon Miden的账户ID仅为8个字节，而以太坊的账户地址长达20个字节。更短的字符更有助于记忆。因为每个账户都有code，从而支持多种认证方式，就没必要将账户ID与其公钥绑定。

与分布式系统的Actor模式类似，为实现并发状态更改：

Polygon Miden中的notes即类似于上面的消息。

在Polygon Miden中，账户之间通过生成notes和消费notes来实现通信：

notes中携带了账户之间发送的资产信息。
单个note中包含：
- 资产
- script：定义了该note如何可被消费。从而使得不仅仅支持资产的转移，还可支持更复杂的功能。

notes的概念，是基于账户模型的以太坊，与，基于UTXO和账户混合状态模型的Polygon Miden之间的，主要区别。

以太坊中：由账户A发送5美金给账户B：【类似于钱包间的现金交易】
- 账户A直接从其钱包中拿出5美金现金，
- 然后再直接把这5美金放入账户B的钱包中。
Polygon Miden中：由账户A发送5美金给账户B：【类似于钱包间的账单（或notes）交易】
- 账户A从其钱包中拿出5美金的账单放入某lockbox，然后就不管了后续了（即不负责将钱放入B的钱包中），账户A 的钱包余额中只是少了5美金。
- 若账户B想要收取该账单，其必须知道该lockbox的组合，如果知道，即可将这5美金放入账户B自己钱包。
- "将账单放入lockbox" 的动作，与，"将账单从lockbox中取出"的动作，是不同的。

Polygon Miden中，当账户生成或消费notes时，则称其为交易。

Polygon Miden中的交易总是基于单个账户执行的，且仅引起该单个账户的状态更改：

即意味着，2个账户之间发送资产时，需要2笔交易：

1笔交易用于创建note
另1笔交易用于消费发送账户所创建的note。

仍以上面的例子为例：
账户A将5美金账单放入lockbox中，这即为账户A的状态转换和首笔交易。
账户B从lockbox中取出该5美金账单，这为账户B的状态转换，和，另一笔交易。
- 账户B甚至可以同时打开多个lockboxes，并在单笔交易中"消费"所有账单。

使用这种交易模型可以做一些引人注目的事，如：

1）交易可以在本地执行和证明，因为交易只涉及一个帐户。这提供了隐私并降低了复杂计算的成本，因为其无需多个网络参与者进行重新执行。
2）在另一个帐户消费了某note之前，该note的创建者可对其进行更新。可通过公开note script的哈希部分，来完成note更新。
如某note script可为："消耗这5 ETH并发送Bob 10 MATIC或0x213..."。然后，若无人消费这该note，其创建者可公开"0x213=消费这5 ETH并发送Bob 9 MATIC"。以此来说明可更新lock------如做市商可在短时间内免费更新链上订单。
3）当某note被发送到错误的地址，其创建者可召回该note。想想那些在以太坊或比特币上意外将东西发送到错误地址的用户。在Polygon Miden上，特定交易的创建者可对其进行配置，以便在尚未消费某note的情况下可召回该note。

Polygon Miden账户可以在本地执行并证明其交易，因为交易只会改变其自身状态。

但是，若某交易涉及到公共状态呢？

想象一下，有一个类似Uniswap的合约------它只是另一种简单账户------在消费和生成一些notes后会发生变化。且这种更改必须对所有其他用户可见，因为这会影响所有其他用户的交易费率。

基本上，一个需要公开其状态的帐户无法在本地执行和证明其交易。

这些网络交易必须由Polygon Miden运营商执行和验证。在这种情况下，Polygon Miden的工作方式与所有其他ZK Rollup类似，由专门的Provers来创建有效状态转换的证明。

两个帐户如何使用类似Uniswap的合约交换代币的架构如下图所示，从左至右，可将其分解为离散阶段：

1）Token Swap Initiation阶段：
- Acct1 and Acct2 want to trade on a Uniswap-like contract
- Tx1 creates Note1 and can be locally executed by Acct1
- Tx2 creates Note2 and can be locally executed by Acct2
2）Uniswap Execution阶段：
- In Tx3, Uniswap consumes Note1 and Note2 (and all the other notes that are in its inbox) and creates Note3 and Note4 in the same transaction
- Because Uniswap's state must be publicly visible, this state change is performed by the Polygon Miden operator
3）Token Swap Finalization阶段：
- Acct1 and Acct2 now get their swapped tokens back
- Tx4 consumes Note3 and can again be locally executed by Acct1
- Tx5 consumes Note4 and can again be locally executed by Acct2

[1] Polygon Labs 2023年4月博客 Polygon Miden: Transaction Model