Zcash NU5 升级
Zcash 计划于 2021 年 10 月 1 日发布 迭代产品套件 Halo Arc，包括对 Zcashd （Zcash 共识节点）、ECC Reference Wallet 应用以及 ECC 钱包 SDK 的更新，并将涵盖 Zcash 即将进行的两项改进，包括 Zcash 网络升级 5 （NU5，预计激活日期也为 2021 年 10 月 1 日）和统一地址（unified addresses），其中，Zcash 网络升级 5 实现Orchard匿名协议，将 Zcash 从 zk-SNARKs 迁移到免除信任初始设置的 Halo 2证明系统中；统一地址是一项补充功能，引入了一种优先采取屏蔽模式（shielded adoption）的未来证明（future-proof）地址格式。
Orchard匿名协议
Orchard匿名协议用新的密钥和地址定义新的匿名池（shielded pool），方便实现未来的规模性提升。
Zcash目前存在两个匿名协议和匿名池。
- Sprout 匿名协议，匿名池于2021年2月关闭。
- Sapling匿名协议，相比Sprout, 大幅提升了功能和性能，目前仍然运行。
但这个两个协议依然存在两个问题：
-
无法兼容递归证明（需要利用椭圆曲线对），阻碍了可扩展性提升；
-
采用Groth16, 需要可信设置，使用不便。
Orchard协议使用椭圆曲线对，采用Halo2证明系统实现递归，并且不需要可信设置。
曲线
Orchard协议使用Pallas/Vesta 椭圆曲线对，代替BLS12-381 和 Jubjub曲线。Pallas 为应用层曲线， Vesta曲线为电路曲线，即Vesta 标量域为Pallas基域。
将采用simplified SWU算法定义GroupHash实现，代替原先易错的 BLAKE2s机制 。
证明系统
Orchard使用Halo 2证明系统，采用UPA（UltraPlonk）算术化过程，代替Groth16和R1CS。
Orchard协议尚未使用Halo 2递归证明，将在未来的协议升级中利用。
电路
Orchard使用一个电路实现所有的输入（spends）和输出 (outputs)。单个action包括一个花掉的note和一个新建的note。
一个Orchard交易可以打包多个actions， 采用一个halo2 证明。
承诺
Orchard协议采用UPA高效的 Sinsemilla代替原先的非同态承诺。
承诺树
Orchard采用和sapling类似的承诺树，只是采用Sinsemilla代替原先的Pedersen hash。
密钥和地址
密钥和地址和Sapling类似，有如下改动：
- 证明授权密钥（
ak,nsk）被移除，nk为域中元素； -
ivk采用Sinsemilla承诺计算； -
ovk由fvk派生，不再是sk的组件； - 所有的
diversifier都可以生成有效的支付地址。
密钥和地址采用Bech32编码，主网上的地址带有前缀zo （Sprout地址前缀为zc, Sapling 地址前缀为zs）。
Orchard密钥采用分层派生（HD）的方式。
Note
Note 结构为,
用于生成nullifier，
和
由随机种子派生。
Nullifier
Nullifier计算方式为：
采用Poseiden 哈希函数，
为固定的基点。
签名
Orchard使用RedPallas 代替原先的RedJubjub 方案。
统一地址
统一地址（unified address, UA)是未来证明(future-proof)的地址格式，可以提升可用性，互操作性，默认支持匿名。
背景
由于Zcash协议一直在迭代升级，出现多种地址类型。采用UA可以提升用户体验，支持自动匿名化。
UA也可促进Zcash网络的迭代升级，推进Layer 2, Defi应用的互操作性。
UA
统一地址由多个Zcash地址类型生成（transparent, Sapling, Orchard）, 可以方便用户将资金移到最新的匿名池中，实现自动迁移和自动匿名。
统一地址兼容Zcash所有的资金池（transparent和shielded），当从透明地址转入的时候，能自动转入匿名池中。
参考
https://electriccoin.co/blog/halo-arc-for-zcash-proposed-for-release-later-this-year/
https://github.com/zcash/halo2
https://github.com/zcash/orchard
https://electriccoin.co/blog/unified-addresses-in-zcash-explained/
