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

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'。

武漢元宇宙數字產業基地今日揭牌:金色財經報道，今天上午，武漢元宇宙數字產業基地在漢陽區正式揭牌，基地位于華中最大的國博會展中心、武漢國際博覽中心。揭牌儀式現場，漢陽區打造的虛擬形象代言人“知小音”發布了《漢陽區關于加快元宇宙創新發展扶持政策》，將從元宇宙底層支撐技術、元宇宙終端設備、元宇宙場景內容搭建和生產三個范圍，鼓勵產業集聚、加大金融支撐、推動應用場景落地。[2023/2/27 12:31:39]

??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。

FTC因隱私和安全問題對推特進行更深入審查:金色財經報道，據知情人士透露，在埃隆·馬斯克收購推特后，美國聯邦貿易委員會(FTC)對該公司的隱私和數據安全做法進行更深入的調查。FTC律師在上個月詢問了兩名推特前高管——前首席隱私官Damien Kieran和首席網絡安全官Lea Kissner。這次調查標志著FTC至少第三次就其隱私和數據安全做法對推特進行審查，審查可能導致數百萬美元的罰款，以及FTC對馬斯克本人施加義務的新命令，這些義務將適用于其所有公司，即使他卸任CEO或離開推特也仍然有效。(金十)[2022/12/21 21:57:32]

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。

FTX US可能禁止被定義為證券的代幣上市:金色財經報道，加密貨幣交易所FTX美國分公司打算開始分析代幣，以確定它們是否有資格作為證券。根據SBF的說法，如果團隊認為代幣是一種證券，它將不會在 FTX US 上市，除非有明確的注冊路徑。如果法律團隊在分析后說代幣不是證券，它將被視為商品。除非法院或美國證券委員會介入，否則另有說明。[2022/10/20 16:32:39]

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?

Immutable宣布推出5億美元風投基金以促進Web3游戲采用:6月17日消息，以太坊NFT擴容方案提供商Immutable宣布推出5億美元風投基金以促進Web3游戲采用。這筆資金將用于資助在其L2擴展平臺Immutable X上構建Web3游戲和NFT的項目。此外，該基金還將與其他專注于Web3游戲和NFT的投資者合作，包括BITKRAFT、Animoca Brands、Arrington Capital、Double Peak、Air Tree、King River Capital和GameStop，以獲得更多投資機會。（techcrunch）[2022/6/17 4:35:22]

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。

Cowen分析師：Coinbase 相對于競爭對手具有“結構優勢”:金色財經報道，Cowen股票研究分析師Stephen Glagola周四在給客戶的一份報告中表示，Coinbase的安全基礎設施和監管合規性使其相對于競爭對手的全球加密貨幣交易所具有“結構性優勢”。Glagola表示，交易所行業的當前結構表明，短期內競爭導致費用降低的風險很低，因為平臺“還在平臺的安全/信任、資產訪問、易用性、客戶支持和替代產品方面展開競爭，隨著行業的成熟，材料費壓縮在長期內是可能的。Cowen估計，截至 2021 年，Coinbase 約占美國監管中心化交易所現貨加密貨幣量的 46%，高于 2020 年的 39%。\u2028Glagola表示，如果獲得監管部門的批準，他預計 Coinbase 的加密衍生品在美國的推出將成為增長的催化劑，同時“離岸流動性回到美國”的潛力。\u2028（Coindesk）[2022/5/27 3:44:13]

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。

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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