在以太坊中，MTP主宰的狀態樹控制著整個以太坊的世界，任何的風吹草動，都必須納入狀態資料庫的更新。但是在Quorum中，公有的資料仍然保持在全域性狀態的更新，但是私有的資料不被更新到全域性狀態中，而是被加密儲存到節點上，同樣透過分散式的事務等同步到所有的節點上。
透過上圖可以看到，隱私分成了兩部分即ZSL和Constellation兩部分。
· ZSL：Zero-knowledge Security Layer，即零知識證明安全層。它主要使用ZCASH的零知識證明的zk-SNARKs來增強Constellation機制。
· Constellation：P2P的加密訊息交換系統，提供整個Quorum的資訊保安交換的模組。
一個私有交易的簡單流程：
合約交易狀態：
下面的交易是允許的:
S -> A -> B
S -> (A) -> (B)
S -> (A) -> [B -> C]
而下面的交易是不支援的:
(S) -> A
(S) -> (A)
說明：
S = sender
(X) = private
X = public
-> = direction
[] = read only mode
透過上述的分析可以看出，Quorum的隱私設計是基於加密的安全演算法來實現的。不管是在ZSL還是在Constellation，它都提供了相關的Token來進行相應的支援。
二、Constellation
在Quorum的架構文件中可以看到，Constellation是其重要的一個模組。你可以想象它是一個分散式的金鑰伺服器，等同於用PGP加密訊息的MTA（訊息傳輸代理）網路，做為一個獨立的模組，它可以適用於包括區塊鏈在內的許多型別的應用程式，它是實現Quorum的“隱私引擎”，目前使用的版本是使用Haskell實現。 Constellation模組由兩個子模組組成：
1、事務管理器（Transaction Manager）：
事務管理器，允許訪問私有事務的加密交易資料、管理器本地資料儲存以及與其他事務管理器的通訊。它做隱私資料的資料層，提供資料的安全訪問並利用Enclave來實現資料的安全加密。
2、飛地（Enclave）
Enclave就是為了解決區塊鏈中記帳的真實性和安全性而實現的一個模組。它透過事務隔離和特定的加密措施來提供並行操作，大大提高了效能。正如上面所講，隱私的資料的安全處理基本都是透過Enclave來實現的。
三、ZSL
ZSL在Quorum中是單獨提供的，它提供了兩種支援的方法，一種是直接在其JS平臺中呼叫相關的介面，另外一種是使用C++ libsnark library提供的基本庫來供Golang使用。具體的使用辦法和介面參看下面的地址：
（https://github.com/jpmorganchase/zsl-q/blob/master/README.md）
在Quorum中，1.5和1.6版本都提供了對ZSL的支援，但在最新的版本中，沒有提供對ZSL的支援。猜測可能是JP想把ZSL專門做為一個特別的部分來提供相應的服務，而不是廣泛的整合到整體的Quorum這個專案中去。 下圖是一個相關的簡單股權交易用例：
ZSL的使用還是比較複雜的，需要下載相關的庫和相關的模組。如果想完整執行一個ZSL的Quorum專案，請參照下面的地址：
https://github.com/jpmorganchase/zsl-q/blob/master/README.md
四、原始碼分析
1、隱私交易流程介紹
Quorum的交易有兩類即”Public Transaction” 和 “Privat Transaction”，也就是公共交易型別和隱私交易型別。在實際的交易中，前者完全相容以太坊的交易。而在後者的隱私交易中，在原有以太坊的 Transaction 模型上，進行了部分修改。在Quorum 交易tx模型基礎上增加了 “privateFor” 欄位。另外在還其內部增加了一個判斷是否公共或者隱私交易型別的方法 “IsPrivate”。
先看一個官方WIKI上的隱私交易的流程圖，這個圖中，一筆交易與使用者A和使用者B有關係，但是和使用者C沒有關係：
說明：
1. 使用者A將隱私交易傳送到Quorum節點，節點指定交易的有效載荷（內容），併為A和B指定PrivateFor引數為A和B的公鑰。
2. 節點將Tx傳送到對應的Transaction Manager並儲存相關的交易資料。
3. Transaction Manager呼叫加密的Enclave模組相關函式請求對Tx加密。
4. 節點A的Enclave檢驗A的私鑰，如果驗證透過，就進行下列動作：
第一步，生成一個對稱金鑰和隨機值（說明一下這裡使用對稱金鑰的作用是為了加快速度）。
第二步，使上一步生成的金鑰加密Tx及相關內容。
第三步，由SHA3-512來計算加密後的Tx的內容的HASH值。
第四步，遍歷交易方列表（此處為A和B）使用第一步產生的金鑰對用第一步中的public key加密，然後生成一個新的值（加密方法PGP）。
第五步，將上述二三四步的結果返回給Transaction Manager.
5.A的Transaction Manager使用從 Enclave 中獲取的 hash 值作為索引把加密後的TX以及加密後的金鑰儲存到本地。同時，Transaction Manager會把hash值，加密後的TX，public_key_B加密的金鑰這三項透過HTTPS傳送給PartyB的Transaction Manager。PartyB的Tx Manager收到資料後，會進行ACK/NACK的應答。需要注意的同如果A沒有收到應答，那麼交易不會在網上傳播，也就是說，接收人儲存通訊的有效載荷是網路傳播的前提條件。
6.一旦發往B的Transaction Manager的交易成功，A的事務管理器便將hash值返回給其對應的Quorum節點。該節點用hash值來替換原來TX的交易內容（有效載荷）。修改TX的 V 值為 37 或者 38（Private Transaction的標識）。其他節點可以透過這個 V 的值來判斷其是否為已加密交易內容的相關私有交易；否則，即為一個無意義的位元組碼相關的公開交易。
7.使用標準的以太坊的通訊協議將節點透過P2P方式廣播給整個網路。
8.此交易被打包到區塊中，並分發到各個網路使用者。
9. 節點收到這個TX的區塊後，發現這個TX的 V 值為37或38。表明這個Tx是隱私的交易，需要解密，需要呼叫本地的事務管理器，最終決定是否同意這筆交易（使用hash索引查詢）。
10. 因為使用者C的節點不能控制這筆TX，所以它只會接收到一個NotARecipient的訊息，從而忽略這筆交易——c使用者不會更新自己的私有狀態資料庫。A和B將會在自己的事務管理器中查詢雜湊值，識別他們的確同意該交易，然後它們呼叫對應的Enclave模組，傳遞已加密交易內容和加密的系統金鑰和簽名。
11. Enclave模組驗證簽名，然後使用在Enclave中儲存的該使用者的私鑰解密對稱金鑰，使用解密的金鑰對交易內容進行解密，然後將解密的交易內容返回給事務管理器。
12. 使用者A和B的事務管理器，將解密的TX後透過EVM執行。執行完成後將執行結果返回給Quorum節點，並更新Quorum節點的私有狀態。注意：一旦程式碼被執行將會無效，因此在不經過上述過程的情況下，它無法被讀取。
2、隱私交易流程的原始碼
隱私交易的部分在Quorum中只有Transaction Manager部分，Enclave部分是在另外的專案constellation中，用haskell語言編寫完成。下面分別介紹這兩個部分。在瞭解了私有交易的流程後，看一下相關的程式碼：
1）隱私交易
2）Transaction Manager模組
這個模塊包含private.go和node.go以及constellation.go幾個模組。在private.go中實現了：
Constellation透過RPC呼叫Haskell的介面：
3）Enclave模組
在Haskell的專案中主要有以下幾個模組：主模組、Enclave模組、Node模組和相關的工具模組，這裡重點介紹Enclave模組。
相關的RPC：
API介面訊息處理：
邏輯節點的訊息處理：API介面訊息處理：
haskell的程式碼純數學的，理解起來有點頭大啊，又回到從前的感覺。
2、ZSL的分析
在Quorum中，ZSL是定位於增強Constellation模組的。下面簡要的分析一下ZSL的程式碼：
1）在Quorum中增加的ZSL部分
在1.6版本中，core,internal,params,eth中都增加ZSL的相關程式碼或者模組，在vendor的引用庫中，也增加了相關的zsl的庫的引用。
其中主要的程式碼在core/zsl/api.go中，它主要引用了用GO封裝的ZSL相關的介面，在程式碼中有一個註釋說明：
注意，這裡只簡要說明一下零知識證明，不詳細闡述零知識證明的相關演算法，如果對其有興趣，可在網上查詢相關的資料。
零知識證明過程即參與的一方向另一方證明自己掌握某個秘密（或者說證明者向驗證者證明自己掌握某個秘密）。在這個過程中，證明的一方並不想讓另外一方知道這個秘密是什麼。所以二者要按照一個約定，進行一系列的互動，然後最終由另外一方驗證一方確實知道某個秘密。
在計算機領域，一般做法是把原始問題對映到NP問題。驗證者只要驗證證明者給出的NP問題的解即可，這個計算量需求不大。Quorum是和zcash合作，在Zash中使用的NP問題是QAP（把向量表示式表示為多項式，從而把向量的驗證轉化為多項式的驗證，這個過程稱為QAP（Quadratic Arithmetic Programs））
零知識證明的缺點，就在互動上，互動就意味著時間的延長，所以目前使用零知識證明的相關的程式，耗時都是一個瓶頸。
其它的幾個模組中，也增加了相應的介面說明和相關的模組，但基本都是給這個API介面做服務的。
2）零知識證明的snark相關
在Quorum中，使用Golang封裝了相關的庫。形成了一個單獨的專案zsl-q（還有一個與其相關的zsl-q-params專案）。
在封裝的snark.go中：
在向下的程式碼，就是零知識證明的c++實現和庫了，這裡就不再分析，有興趣的可以將原始碼下來，學習一下。
五、總結
透過上述的分析，可以看到，Quorum把privacy獨立出來，確實想法比較不錯，既可以依賴以太坊的公網技術實現區塊鏈的功能，又可以在其基礎上開發相應的專門的聯盟鏈的分支，達到自己的目的。
不管是從設計上還是技術的實現上，Quorum力求簡單明瞭，在整個原始碼的閱讀過程中，看不到什麼特別的設計技巧，顯得非常的接地氣。
來源：360區塊鏈實驗室
更多區塊鏈資訊：www.qukuaiwang.com.cn/news
