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Charter语言规范要点

来源: Charter语言规范扩展（增补）.docx

1. 多ZK证明系统的内置支持

1.1 设计动机

XTZH汇率收据的零知识证明目前仅支持Groth16 (BN254曲线)
需扩展支持Plonk（任意门限）、Halo2（无需可信设置）等主流zkSNARK系统
必须保持上层API统一，允许证明类型在运行时或编译期选择

1.2 语法扩展：@zk标记与多后端抽象

/// 零知识证明方案枚举
public enum ZKProtocol {
    Groth16Bn254,
    PlonkBn254,
    PlonkBls12_381,
    Halo2Kzg,
    Halo2IPA
}

/// 统一的ZK证明验证接口（编译器内联多路分发）
@zk(protocol: ZKProtocol)
public func verify_zk_proof(
    proof: bytes,
    public_inputs: []uint64,
    vk: bytes  /// 验证密钥，格式取决于协议
) -> bool;

1.3 NVM指令扩展

操作码	指令名称	功能	Gas成本
0xF8	ZK_VERIFY_PLONK	验证Plonk证明(BN254/Bls12-381)	25,000
0xF9	ZK_VERIFY_HALO2	验证Halo2证明(KZG/IPA)	35,000
0xFA	ZK_AGGREGATE	聚合多个ZK证明(用于批量汇率收据)	15,000 + 每证明5,000

1.4 标准库封装 (xtzh/zk.charter)

/// 通用ZK验证函数（协议在编译期常量时零开销）
public func verify_proof(
    proof: bytes,
    inputs: []uint64,
    vk: bytes
) -> bool {
    // 编译器优化：若协议为编译期常量，直接内联对应指令
    return __builtin_zk_verify(proof, inputs, vk);
}

/// 批量验证多个证明（用于同一批汇率收据）
public func verify_batch(
    proofs: []bytes,
    inputs_list: [][]uint64,
    vks: []bytes,
    protocol: ZKProtocol
) -> bool {
    return __builtin_zk_aggregate(proofs, inputs_list, vks, protocol);
}

1.5 使用示例（预言机代码）

import "xtzh/zk.charter";

@oracle
func submit_zk_rate_with_plonk(
    receipt: ConstitutionalReceipt,
    proof: bytes,
    inputs: []uint64,
    vk: bytes
) {
    // 选择Plonk协议（编译期常量）
    const ZKProtocol PROTOCOL = ZKProtocol.PlonkBn254;
    require(xtzh::zk::verify_proof(proof, inputs, vk), "ZK proof invalid");
    
    xtzh::submit_rate(receipt);
}

2. @system_constant 支持复杂结构体常量

2.1 问题

现有@system_constant仅支持基本类型（整数、字节数组、公钥列表）。但汇率系统需要存储更复杂的配置，如：

商品权重向量（18个uint16）
多协议验证密钥集合（每个协议对应一个bytes）
预言机节点元数据（地址、公钥、权重）

2.2 语法扩展

/// 商品权重配置
public struct CommodityConfig {
    beta: [18]uint16;      // 静态权重（基点，和=5000）
    names: [18]bytes32;    // 商品名称（固定长度字节）
    enabled: [18]bool;     // 是否激活
}

/// 预言机节点信息
public struct OracleNode {
    pubkey: bytes48;       // BLS公钥
    weight: uint16;        // 投票权重（1-100）
    endpoint: bytes;       // API地址（仅链下使用）
}

/// 系统常量声明
@system_constant(key = "XTZH_COMMODITY_CONFIG")
public func commodity_config() -> CommodityConfig;

@system_constant(key = "XTZH_ORACLE_NODES")
public func oracle_nodes() -> []OracleNode;

@system_constant(key = "XTZH_ZK_VKS")
public struct ZKVerificationKeys {
    groth16: bytes,
    plonk_bn254: bytes,
    halo2_kzg: bytes
}

语义：

编译器为每个@system_constant结构体生成一个全局只读存储槽，该槽在合约部署时由系统状态树加载一次，并缓存在内存中（类似immutable）
若结构体较大，编译器可选择惰性加载（首次访问时加载）

2.3 实现方案

编译时生成：对于每个@system_constant函数，编译器生成一个对应的全局变量，并在构造函数中插入从系统状态树读取并反序列化的代码
反序列化代码自动生成：根据结构体定义生成对应的from_bytes函数
访问开销：首次访问触发一次SYSTEM_STATE_READ指令，后续访问为内存加载（零成本）

2.4 使用示例

import "xtzh/governance.charter";

func get_gold_weight() -> uint16 {
    let config = xtzh::governance::commodity_config();
    return config.beta[0];  // 假设黄金是第一个商品
}

func verify_with_latest_vk(proof: bytes, inputs: []uint64) -> bool {
    let vks = xtzh::governance::zk_vks();
    return xtzh::zk::verify_proof(proof, inputs, vks.groth16);
}

3. xtzh::simulate_rate 沙箱函数（链下测试）

3.1 需求

开发者（尤其是RWA资产发行方）需要在链下环境测试XTZH汇率变化对资产估值、清算线的影响，而无需部署主网合约或依赖预言机网络。要求：

完全模拟链上汇率计算逻辑（相同权重模型、相同价格输入）
支持历史回测与假设情景
无需实际支付Gas

3.2 设计：条件编译 + 模拟运行时

Charter编译器提供链下执行模式（--mode=offchain），在该模式下：

所有@oracle、@system_constant调用被重定向到本地模拟环境
区块链状态（账户余额、存储）从快照加载或手动构造
Gas计量被禁用（或仅记录不扣费）

3.3 标准库扩展

/// 仅在offchain模式可用，主网编译时报错
#[cfg(mode = "offchain")]
public func simulate_rate(
    commodity_prices: [18]uint64,  // 输入18种商品的美元价格（6位小数）
    gold_price: uint64              // 黄金价格（美元/盎司，6位小数）
) -> uint64 {
    // 1. 加载权重配置（offchain模式下从本地JSON读取）
    let config = __offchain_load_config("xtzh_commodity_config.json");
    
    // 2. 计算加权平均价格
    let mut weighted_sum: uint128 = 0;
    for i in 0..18 {
        if config.enabled[i] {
            weighted_sum += (commodity_prices[i] as uint128) * (config.beta[i] as uint128);
        }
    }
    let basket_price = weighted_sum / 5000;  // 归一化（权重和=5000基点）
    
    // 3. 计算XTZH汇率（1 XTZH = basket_price / gold_price）
    return (basket_price * 1_000_000) / gold_price;
}

/// 批量回测历史数据
#[cfg(mode = "offchain")]
public func backtest_rates(
    historical_data: []HistoricalSnapshot
) -> []uint64 {
    let mut rates = [];
    for snapshot in historical_data {
        rates.push(simulate_rate(snapshot.prices, snapshot.gold_price));
    }
    return rates;
}

关键要点总结

Charter语言特性

@zk标记：支持多种ZK证明系统（Groth16/Plonk/Halo2）
@system_constant：支持复杂结构体作为系统常量
@oracle：预言机函数标记
#[cfg(mode)]：条件编译支持链下测试
内置函数：
- __builtin_zk_verify(): ZK证明验证
- __builtin_zk_aggregate(): 批量ZK证明聚合
- __offchain_load_config(): 链下配置加载

数据类型

bytes: 动态字节数组
bytes32, bytes48: 固定长度字节数组
[N]T: 固定长度数组
[]T: 动态数组
map<K, V>: 映射
uint16, uint64, uint128, uint256: 无符号整数
bool: 布尔值
DID: 去中心化身份标识符
Address: NAC地址（32字节）

合约结构

contract ContractName {
    storage {
        // 存储变量
    }
    
    constructor(params) {
        // 构造函数
    }
    
    pub fn function_name(params) -> ReturnType {
        // 公共函数
    }
}

Asset定义

asset AssetName {
    gnacs: 0xXXXXXXXXXXXX;  // GNACS编码
    sovereignty: C2;          // 主权级别
    
    owner: DID;
    // 其他字段
}

重要提醒：

NAC公链使用Charter语言，不是Solidity
不要继承ERC-20、ERC-721等以太坊标准
使用ACC-20协议作为NAC的资产标准
所有合约必须使用Charter语言编写

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