RES: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'。

Dune宣布支持Base網絡數據查詢:8月10日消息，Dune宣布支持Base網絡數據查詢，包括原始數據和解析數據查詢，用戶已可提交開源合約進行解析。[2023/8/10 16:17:10]

??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。

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。

世界銀行探索基礎設施項目的代幣化:金色財經報道，世界銀行發布一份報告，探討了區塊鏈在道路、發電廠和可再生能源項目等基礎設施項目中的應用。全球基礎設施中心估計，2018年至2040年期間，基礎設施項目的融資缺口將達到15萬億美元。每年在基礎設施上的支出約為3- 4萬億美元，其中大部分由政府承擔。

區塊鏈可以以兩種截然不同的方式幫助基礎設施項目。一種是通過將基礎設施證券(無論是債務還是股權)代幣化來幫助填補資金缺口。使用區塊鏈可能會降低發行成本，盡管仍然需要一個特殊目的的載體。

第二個應用是將區塊鏈的透明度用于預算層面的基礎設施項目管理。這包括在分包商和承包商之間共享有關采購訂單和發票的數據，以減少潛在的爭議。

它建議世界銀行應該考慮啟動概念驗證，以幫助推動金融監管的變革，并在區塊鏈技術方面發揮領導作用。此外，它還將獲得與“加密生態系統”互動的經驗。[2023/5/16 15:04:49]

?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.

區塊鏈零售解決方案Pundi X集成BinancePay:金色財經報道，區塊鏈零售解決方案Pundi X宣布與Binance Pay建立合作伙伴關系，將把Binance Pay引入PundiX的XPOS設備。XOPS設備現已部署在30多個國家，此次合作將為實體零售商提供接受加密貨幣支付的能力。[2023/2/24 12:27:15]

??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?

GSR：仍在正常運營，將在必要時動態減少交易所風險敞口:11月10日消息，GSR在推特上表示，目前仍在正常運營，將主動管理所有交易所的風險敞口，并在必要時動態減少風險敞口。GSR 已做好應對高波動性的準備，我們將繼續部署資本以維持加密貨幣產品的流動性。[2022/11/10 12:42:40]

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。

Meta將在中國香港推出元宇宙試點:6月15日消息，Meta將在中國香港推出元宇宙試點，為當地 740 萬居民帶來虛擬體驗。Meta 公司周二表示，它將與當地的合作伙伴，如連鎖咖啡館、學校和藝術機構合作，在當地提供“第一手”元宇宙體驗，探索元宇宙在日常生活中的潛在用途。這將包括在當地咖啡館舉辦虛擬現實（VR）展覽，以及為教育工作者和中學生舉辦開放式增強現實（AR）培訓研討會。它還將與香港的本地創作者合作，在 Instagram 上分享他們的 NFT 項目。

此外，Meta 本周宣布，它將很快在其耳機產品 Quest 2 中推出虛擬空間 Horizon Home。另外，它將在法國設立元宇宙學院。（雅虎財經）[2022/6/15 4:28:24]

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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