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

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'。

AugmentLabs DAO推出了去中心化交易所AugmentDEX:金色財經報道，AugmentLabs DAO推出了去中心化交易所AugmentDEX，旨在為USC持有者提供無縫交易體驗。Uniswap和PancakeSwap等現有平臺已經提供USC互換。 AugmentDEX擁有超過3,000,000 USDT的綜合流動性，為加密貨幣愛好者創造了一個量身定制的高效交易環境。[2023/6/20 21:49:07]

??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。

zkSync移動支付錢包Numio宣布將停止運營:金色財經報道，基于zkSync的移動支付錢包Numio在官方博客表示，由于無法成功籌集到繼續進行開發所需的資金，將關閉該項目并結束開發。

據悉，Numio是一個在GooglePlay上支持zkRollups的產品，用于即時和低費用轉賬，旨在讓人們能夠更好地控制他們的資金和數字身份，是首批支持在zkSync上進行本地交易的錢包之一。

2021年7月，該項目曾獲得HashKey Capital領投的125萬美元融資，LD Capital、Youbi Capital等參投。[2023/2/8 11:53:11]

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。

以太坊ZK協處理器Axiom推出演示應用程序:1月31日消息，以太坊ZK協處理器（coprocessor）Axiom旨在提供智能合約對所有鏈上數據的去信任訪問，使得開發人員可以訪問歷史鏈上數據，并通過向Axiom進行查詢來對其執行經過驗證的計算，以通過零知識證明增強區塊鏈共識。

Axiom在以太坊主網上啟動4個演示應用程序，使用戶能夠證明賬戶年限、證明Uniswap v2 TWAP值、訪問RanDAO隨機性等，同時也開源其演示背后的ZK電路和智能合約。[2023/1/31 11:38:17]

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?

Coinbase將MAGIC、RPL和ANT添加至資產上線路線圖:12月5日消息，Coinbase宣布將Magic（MAGIC）、Rocket Pool（RPL）和Aragon（ANT）添加至資產上線路線圖。[2022/12/5 21:23:02]

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?

Cardano生態超額抵押算法穩定幣Djed與RealFi創企Thrift達成合作:7月27日消息，由COTI開發的基于Cardano區塊鏈的超額抵押算法穩定幣Djed與RealFi初創公司Thrift建立了新的合作關系。作為合作的一部分，Djed將成為Thrift所有項目的官方穩定幣，包括點對點平臺、錢包、法定出口解決方案和Thrift協議。（U.Today）[2022/7/27 2:39:16]

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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