關于Sinsemilla哈希函數在OlaVM中的應用-ODAILY_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。

美國特勤局將在Reddit上主持舉辦關于加密和金融安全的社區活動:金色財經報道，美國特勤局舊金山外勤辦公室和灣區執法聯合計算機小組 (REACT)將在社交媒體平臺Reddit舉辦AMA社區活動，美國特勤局舊金山外勤辦公室表示，他們的任務是保持加密貨幣領域的安全，因為該機構認為加密貨幣作為貨幣未來和全球金融基礎設施中的一環具有重要性，他們也被授權以確保加密和金融安全。灣區執法聯合計算機小組則將分享其工作職責，同時為加密貨幣社區提供資源和信息，以確保他們的資金安全，目前該小組已開始調查加密殺豬盤案件。（crypto.news）[2023/5/15 15:03:10]

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'。

Aave DAO已開始對關于以太坊合并的提案進行投票:8月24日消息，Aave DAO已開始對關于在以太坊合并時支持PoS以太坊的提案進行投票。該提案呼吁Aave DAO僅支持在權益證明共識下運行的以太坊主網，而不是任何以太坊分叉。投票將在北京時間8月27日0:45結束。[2022/8/24 12:44:26]

?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。

NirvanaMeta將與F8DAO展開關于建立互信新秩序社區自治合作:據官方消息，NirvanaMeta將同F8DAO展開合作，合作將圍繞關于如何建立互信新秩序社區自治展開。F8DAO致力于建立一個財富共享、完全互信的新秩序自治組織。[2022/5/3 2:47:33]

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

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。

韓國清潔發展機制（CDM)的開發企業CPE Cell將開設首個關于碳排放權的加密貨幣交易所:3月12日韓國的清潔發展機制（CDM)開發企業CPE Cell表示將在瑞士的首都伯爾尼建立世界首個關于二氧化碳等溫室氣體排放權利的加密貨幣交易所。CPE Cell的代表劉在秀（音譯）表示，CPE Cell的代表劉在秀（音譯）表示，關于碳排放權交易的技術模擬實驗及設立當地交易所法人的行政程序等手續已經辦妥，預計將于今年下半年就可以進行關于碳排放權加密貨幣交易。根據CPE Cell企業所稱，碳排放權擁有像比特幣一樣的加密貨幣的類似結構，因此可以設立利用區塊鏈的交易所。碳排放權也像加密貨幣一樣，在全世界可以用同一個標準和單位進行交易，而且也可以提高透明性和開采。[2018/3/12]

?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：

瑞士關于創建“數字法郎”現爭議：證交所主席強烈支持 國家銀行反對:據Bitcoin news報道，瑞士證券交易所主席Romeo Lacher強烈建議在該國發行數字版的瑞士法郎，以此來提振當地經濟，加速無現金化進程。Lacher表示：這樣做會產生大量協同效應，我不喜歡現金。對此，瑞士國家銀行有不同意見，認為“數字法郎”沒有必要，理由是”瑞士的現金支付和無現金交易目前沒有發生任何潛在的問題值得用數字貨幣去解決。”[2018/2/26]

?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：

?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?

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?

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。

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