RES:Sin7y团队解读：关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用_XPRESS

很高兴，我们在2022年7月25日发布了OlaVM，一个EVM兼容的ZKVM方案。由于ZKEVM本身一直是个热门的赛道，所以OlaVM一经发布，就很荣幸的受到了行业内大佬们的一些关注。

在这里，我们首先非常感谢DairaHopwood大佬(也是Zcash协议的主要作者)针对OlaVM的设计提出的一些问题。其中，比较核心的一点是ECDSA和Schnorr签名算法里Hash的选择问题，具体的表述如下图所示：

DairaHopwood的意思可以简单理解为:SinsemillaHash的安全级别只有collision-resistant,因此不能当做一个randomoracle(RO)；而在ECDSA和Schnorr签名算法中，为了足够的安全，需要要求这个Hash可以当做randomoracle(RO)。为了能更好的理解，我们需要先了解一些概念。

1.cryptographichashfunction(CHF)的安全属性有哪些?

根据论文?CryptographicHash-FunctionBasics里的定义可知，CHF对应的安全属性有以下3类：

??preimage-resistance?—基本上对于所有预先指定输出，要找到任何散列到该输出的输入，在计算上是不可行的，例如，当给定任意未知输入的y时，要找到使?h(x')=y?的所有原像(preimage)x'。

比特币波动指数昨日回升至52.92，单日涨幅4.94%:5月29日消息，由金融指数公司T3 Index联合比特币期权交易平台LedgerX推出的BitVol（比特币波动）指数昨日回升至52.92，相较于5月27日（50.43）单日涨幅4.94%。

注：BitVol指数衡量从可交易的比特币期权价格中得出的30天预期隐含波动率。隐含波动率是指实际期权价格所隐含的波动率。它是利用B-S期权定价公式，将期权实际价格以及除波动率σ以外的其他参数代入公式而反推出的波动率。

期权的实际价格是由众多期权交易者竞争而形成，因此，隐含波动率代表了市场参与者对于市场未来的看法和预期，从而被视为最接近当时的真实波动率。[2023/5/29 9:48:41]

??2nd-preimageresistance?—?要找到与任何指定输入具有相同输出的任何第二输入，在计算上是不可行的，例如，给定x，要找到一个第二原像x'=x，使?h(x')=?h(x)。

??collisionresistance?—要找到任意两个散列到相同输出的不同输入，在计算上是不可行的，例如，使h(x')=?h(x)。

需要注意的是：

a.2nd-preimageresistance可以归约为collisionresistance，即collisionresistance满足，则2nd-preimageresistance必定满足。

Crossover Markets Group宣布推出数字资产交易平台CROSSx:金色财经报道，数字资产交易技术公司Crossover Markets Group宣布推出CROSSx，其仅执行加密货币电子通信网络（ECN）。该公司已完成种子轮融资，投资者包括 Exness Ltd.、Flow Traders、Gate.io、GMO Internet Group、Nomura's Laser Digital、Pepperstone、Think Markets、TMGM、Two Sigma 和 Wintermute Ventures。[2023/3/21 13:17:50]

b.?preimage-resistance不可以归约为collisionresistance，即collisionresistance满足，则preimageresistance未必满足。

2.什么是randomoracle(RO)？

randomoracle(RO)用以下模型来描述：

?有一个黑盒子。盒子里住着一个侏儒，还有一本大书和一些骰子。

?我们可以向盒子里输入一些数据。

?给定侏儒一些事先没有看到的输入，他用骰子在一些常规空间中均匀且随机地生成一个新的输出。侏儒还会在书中写下输入和新生成的输出。

?如果给定侏儒一个已经看到的输入，他就用书来恢复他上次返回的输出，并再次返回。

数据：OpenSea Seaport以太坊链上交易量突破500万笔:9月29日消息，据Dune Analytics数据显示，基于开源NFT协议Seaport的OpenSea以太坊链上交易量已突破500万笔，截至目前为5,018,041笔。此外，OpenSea Seaport的独立用户量突破了80万，达到801,904，当前交易总额为1,582,442,319美元。[2022/9/29 6:02:31]

简单来概括下RO的行为，假设输入为x：

??如果x之前输入过，则直接返回对应的H.

??如果x未曾输入过，则RO会在完全随机的在值域里生成一个由0,1组成的字符串。

需要注意的是：

??这里的完全随机意味着，连RO自己都不知道最终会是一个什么值，它是没有规则可循的，这是和Hash的主要区别，任何Hash都是有自己的计算规则的。

但是在现实的世界中，实现一个真正的RO是很困难的；因此，我们需要为RO寻找一个潜在候选者，需要尽可能的使得输出看起来是随机的。Hash函数是一个不错的选择，一个安全的Hash函数需要满足preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。一个可以当做RO的Hash是肯定要满足这三个属性的，但是满足这三个属性的Hash不一定就可以当做RO；它们之间是一种必要不充分关系。更多的细节可以参考Whatisthe"RandomOracleModel"andwhyisitcontroversial?

多链数据经纪平台Itheum在Elrond主网推出Claims Portal:10月10日消息，多链数据经纪平台Itheum近日已经在Elrond主网推出Claims Portal。据悉，Claims Portal是Itheum Data DEX的关键组成部分之一。[2022/10/10 10:29:48]

3.Hash在ECDSA和Schnorr签名算中的要求?

在论文OnthesecurityofECDSAwithadditivekeyderivationandpresignatures和OntheExactSecurityofSchnorr-TypeSignaturesintheRandomOracleModel中提到，ECDSA和Schnorr签名算法里的Hash函数都需要可以被认为是RO，才是安全的。根据前面的描述，则这个Hash需要满足CHF的所有安全属性preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。

纳米比亚大学将于2024年提供区块链技术硕士学位:金色财经报道，纳米比亚大学IT系主任塞缪尔·努古鲁(Samuel Nuungulu)表示，纳米比亚高等教育机构纳米比亚大学(UNAM)将于2024年开始提供与区块链技术相关的课程。UNAM区块链技术硕士指导委员会主席表示，通过引入学位课程，该大学希望“利用该课程将创造的技能，为科技初创企业的孵化奠定基础。主席还透露，该大学已经将基于区块链技术的内容“注入”到UNAM的8级项目中，该机构希望明年在参议院任职。（news.bitcoin）[2022/6/24 1:28:53]

4.关于Sinsemilla哈希函数?

Sinsemilla哈希函数是由DairaHopwood和SeanBowe?一起设计，底层依赖ECDLP(EllipticCurveDiscreteLogarithmProblem)。在固定长度的输入下，Sinsemilla哈希函数满足collisionresistance，不满足preimageresistant属性，原因可以参考DairaHopwood的回答。

根据Zcash协议说明书，设计Sinsemilla哈希函数的初衷是为了在零知识证明算法Halo2的执行过程中，充分利用Lookup-friendly的优势，来提高Halo2的执行效率；因此，Sinsemilla哈希函数是一个Lookup-friendly的哈希函数，它更适合用于承诺的计算和Merkletreeroot的计算。

5.总结

再次感谢DairaHopwood的指导，让我们对cryptographichashfunction?(CHF)的使用有了更深的认知。我们将继续广泛听取意见，在高效性和安全性方面对设计方案进行持续优化。

Sinsemilla哈希函数会仍然用于Olavm设计中的其他合适模块；签名部分的Hash函数，我们将会在安全的哈希函数中，择优选择，比如Poseidon哈希函数、ReinforcedConcrete哈希函数等。

参考

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

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

3.Zcash协议: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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来源：金色财经

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