Sin7y團隊解讀：關于Sinsemilla哈希函數在OlaVM中的應用_ESI

很高興，我們在2022年7月25日發布了OlaVM，一個EVM兼容的ZKVM方案。由于ZKEVM本身一直是個熱門的賽道，所以OlaVM一經發布，就很榮幸的受到了行業內大佬們的一些關注。

在這里，我們首先非常感謝DairaHopwood大佬(也是Zcash協議的主要作者)針對OlaVM的設計提出的一些問題。其中，比較核心的一點是ECDSA和Schnorr簽名算法里Hash的選擇問題，具體的表述如下圖所示：

DairaHopwood的意思可以簡單理解為:SinsemillaHash的安全級別只有collision-resistant,因此不能當做一個randomoracle(RO)；而在ECDSA和Schnorr簽名算法中，為了足夠的安全，需要要求這個Hash可以當做randomoracle(RO)。為了能更好的理解，我們需要先了解一些概念。

1.cryptographichashfunction(CHF)的安全屬性有哪些?

根據論文?CryptographicHash-FunctionBasics里的定義可知，CHF對應的安全屬性有以下3類：

??preimage-resistance?—基本上對于所有預先指定輸出，要找到任何散列到該輸出的輸入，在計算上是不可行的，例如，當給定任意未知輸入的y時，要找到使?h(x')=y?的所有原像(preimage)x'。

美財政部官員：美國的銀行擠兌事件不應歸咎于加密行業:金色財經報道，美國財政部負責國內金融事務的副部長Nellie Liang表示，加密行業不應該為硅谷銀行(SVB)和Signature Bank的擠兌事件負責。她在周三眾議院金融服務委員會的聽證會上表示，不認為加密貨幣在這兩起銀行破產事件中發揮了直接作用。當被問及數字資產是否是一個間接因素時，她指出Signature在該領域特別活躍，但她沒有提供進一步的細節。聯邦存款保險公司(FDIC)主席Martin Gruenberg此前曾表示，截至2022年底，Signature約五分之一的存款與加密客戶有關。[2023/3/30 13:34:07]

??2nd-preimageresistance?—?要找到與任何指定輸入具有相同輸出的任何第二輸入，在計算上是不可行的，例如，給定x，要找到一個第二原像x'=x，使?h(x')=?h(x)。

??collisionresistance?—要找到任意兩個散列到相同輸出的不同輸入，在計算上是不可行的，例如，使h(x')=?h(x)。

需要注意的是：

a.2nd-preimageresistance可以歸約為collisionresistance，即collisionresistance滿足，則2nd-preimageresistance必定滿足。

b.?preimage-resistance不可以歸約為collisionresistance，即collisionresistance滿足，則preimageresistance未必滿足。

AAC人工智能錢包Smart.Baby今日正式上線:據官方消息，AAC人工智能錢包Smart.Baby今日正式上線，Smart.Baby是AAC生態專用錢包，采用人工智能技術。

據悉，用戶使用Smart.Baby除了可以安全地管理包括AAC、BTC、ETH等加密資產，還能與Smart.Baby的AI進行互動，獲得關于加密資產、web3、區塊鏈等專業問題的解答，以及有關工作、生活、娛樂等方面的建議。[2023/3/23 13:21:59]

2.什么是randomoracle(RO)？

randomoracle(RO)用以下模型來描述：

?有一個黑盒子。盒子里住著一個侏儒，還有一本大書和一些骰子。

?我們可以向盒子里輸入一些數據。

?給定侏儒一些事先沒有看到的輸入，他用骰子在一些常規空間中均勻且隨機地生成一個新的輸出。侏儒還會在書中寫下輸入和新生成的輸出。

?如果給定侏儒一個已經看到的輸入，他就用書來恢復他上次返回的輸出，并再次返回。

簡單來概括下RO的行為，假設輸入為x：

??如果x之前輸入過，則直接返回對應的H.

??如果x未曾輸入過，則RO會在完全隨機的在值域里生成一個由0,1組成的字符串。

需要注意的是：

SpankChain聯合創始人擬推出Tornado Cash“續作”:2月27日消息，SpankChain和Reflex Labs的聯合創始人Ameen Soleimani在推特上透露，有爭議的以太坊交易混幣器Tornado Cash似乎將“卷土重來”。他表示：“我真誠地希望沒有人認為我們完蛋了。”

Soleimani的推文附圖表明Moloch DAO將參與其中，該DAO為以太坊項目開發提供資助。（The Block）[2023/2/27 12:31:28]

??這里的完全隨機意味著，連RO自己都不知道最終會是一個什么值，它是沒有規則可循的，這是和Hash的主要區別，任何Hash都是有自己的計算規則的。

但是在現實的世界中，實現一個真正的RO是很困難的；因此，我們需要為RO尋找一個潛在候選者，需要盡可能的使得輸出看起來是隨機的。Hash函數是一個不錯的選擇，一個安全的Hash函數需要滿足preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。一個可以當做RO的Hash是肯定要滿足這三個屬性的，但是滿足這三個屬性的Hash不一定就可以當做RO；它們之間是一種必要不充分關系。更多的細節可以參考Whatisthe"RandomOracleModel"andwhyisitcontroversial?

3.Hash在ECDSA和Schnorr簽名算中的要求?

愛奇藝《中國說唱巔峰對決》推出數字POAP徽章:金色財經報道，愛奇藝王牌音樂綜藝節目《中國說唱巔峰對決》聯手ARCC平臺推出限量版數字徽章POAP。本次愛奇藝發行的12款POAP徽章通過ARCC數字徽章平臺鑄造,分別對應《中國說唱巔峰對決》的12期節目,觀眾需要在觀看節目時尋找隱藏彩蛋,從而收集碎片,合成當期POAP徽章。[2022/7/22 2:31:29]

在論文OnthesecurityofECDSAwithadditivekeyderivationandpresignatures和OntheExactSecurityofSchnorr-TypeSignaturesintheRandomOracleModel中提到，ECDSA和Schnorr簽名算法里的Hash函數都需要可以被認為是RO，才是安全的。根據前面的描述，則這個Hash需要滿足CHF的所有安全屬性preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。

4.關于Sinsemilla哈希函數?

Lightspeed旗下四支基金完成70億美元融資，并推出加密基金Lightspeed Faction:7月12日，Lightspeed旗下四支基金已完成總計70億美元融資，其中包括三個美國基金和一個印度基金，分別是：第14支早期基金（規模不到20億美元）、增長基金（規模23億美元）、國際投資基金（24億美元）、以及Lightspeed India Partners（規模5億美元）。

此外，Lightspeed還宣布推出一家專注于早期階段的加密基金Lightspeed Faction，該基金拒絕透露融資信息，但據一位消息人士透露，該基金已完成 3.25億美元首次募資，不過募資活動并未結束，預計最終該加密基金的融資總額將達到4億美元。（techcrunch）[2022/7/12 2:08:24]

Sinsemilla哈希函數是由DairaHopwood和SeanBowe?一起設計，底層依賴ECDLP(EllipticCurveDiscreteLogarithmProblem)。在固定長度的輸入下，Sinsemilla哈希函數滿足collisionresistance，不滿足preimageresistant屬性，原因可以參考DairaHopwood的回答。

根據Zcash協議說明書，設計Sinsemilla哈希函數的初衷是為了在零知識證明算法Halo2的執行過程中，充分利用Lookup-friendly的優勢，來提高Halo2的執行效率；因此，Sinsemilla哈希函數是一個Lookup-friendly的哈希函數，它更適合用于承諾的計算和Merkletreeroot的計算。

5.總結

再次感謝DairaHopwood的指導，讓我們對cryptographichashfunction?(CHF)的使用有了更深的認知。我們將繼續廣泛聽取意見，在高效性和安全性方面對設計方案進行持續優化。

Sinsemilla哈希函數會仍然用于Olavm設計中的其他合適模塊；簽名部分的Hash函數，我們將會在安全的哈希函數中，擇優選擇，比如Poseidon哈希函數、ReinforcedConcrete哈希函數等。

參考

1.OlaVM:https://ethresear.ch/t/whitepaper-olavm-an-ethereum-compatible-zkvm/13144

2.DairaHopwood:https://twitter.com/feministPLT

3.Zcash協議:https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf

4.ECDSA:https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_Curve_Digital_Signature_Algorithm

5.Schnorr:https://en.wikipedia.org/wiki/Schnorr_signature

6.SinsemillaHash:https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf

7.CryptographicHash-FunctionBasics:

https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jsessionid=C7364E9082B2726A10E1C712B476C82A?doi=10.1.1.3.6200&rep=rep1&type=pdf

8.randomoracle(RO):https://en.wikipedia.org/wiki/Random_oracle

9.Whatisthe"RandomOracleModel"andwhyisitcontroversial:

https://crypto.stackexchange.com/questions/879/what-is-the-random-oracle-model-and-why-is-it-controversial

10.OnthesecurityofECDSAwithadditivekeyderivationandpresignatures:

https://www.shoup.net/papers/2021-1330.pdf

11.OntheExactSecurityofSchnorr-TypeSignaturesintheRandomOracleMode:

https://eprint.iacr.org/2012/029.pdf

12.ECDLP(EllipticCurveDiscreteLogarithmProblem):

https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-1-4419-5906-5_246

13.回答:https://twitter.com/feministPLT/status/1551856467145269249

14.Poseidon:https://eprint.iacr.org/2019/458.pdf

15.ReinforcedConcrete:https://eprint.iacr.org/2021/1038.pdf

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來源：金色財經

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