TAN:关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用-ODAILY

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。

纽约总检察长办公室发布关于加密投资风险的指导意见:6月3日消息，纽约总检察长 Letitia James 办公室发布关于加密投资风险的指导意见，称加密货币市场对投资者来说包含无数风险，包括疯狂的价格波动、黑客或欺诈的潜在损失，市场也缺乏重要的监督，因为没有联邦监管的交易所。[2022/6/3 4:00:11]

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'。

?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)。

关于在下次升级中向Cosmos Hub添加流动性模块的提案发布:3月2日消息，Cosmos信息提供商和节点验证者B-Harvest提交关于在Cosmos Hub中采用流动性模块的提议Cosmos Prop 38，旨在评估社区对在下一次升级期间向Cosmos Hub添加流动性模块的支持情况。如果Cosmos Prop 38获得通过，B-Harvest计划在2021年3月中旬提交第二份提案，建议为激励性测试网中的交易竞赛提供奖金，奖励形式为社区资金中的ATOM，预计该活动将于4月机进行。一旦完成所有测试和安全审计，B-Harvest将提交第三项治理建议，以启动包括流动性模块在内的CosmosHub的链升级。[2021/3/2 18:06:04]

?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：

MOMOEX交易平台关于上线SRC/USDT币对的公告:MOMOEX交易平台即将开放SRC的充值、提现，并开放SRC/USDT交易对，具体时间如下：

1、开放充值时间：2020年9月27日18：00（GMT+8）；

2、开放交易时间：2020年9月28日15：00（GMT+8）；

3、开放提现时间：2020年9月28日18：00（GMT+8）；

项目介绍： Sparkcoin，中文名\"星云\"，代号“SRC”。Sparkcoin 其核心团队独立开发基于神经网络与深度学习的多因子可信认证系统，在此基础上开发的 DEFI 去中心化代币投资管理平台区块链。

据悉，MOMOEX由ChainUP Capital基金投资和深度支持，品牌愿景是为用户提供“More Safety、More Benefits 更加安全、更多收益”的优质交易平台。[2020/9/14]

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

动态 | 欧盟委员会正在收集关于建立加密资产监管框架的意见:欧盟委员会(European Commission)正在收集来自欧盟公民、企业、监管机构和其他利益相关方的反馈，以便在欧洲层面上建立加密资产和市场的监管框架。从去年12月开始的公众谘询将持续至2020年3月19日，最终定稿预计将于第三季度确定。（bitcoin.com）[2020/2/11]

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。

加拿大和美国的证劵监管机构发起关于加密货币的“国际制裁”:加拿大和美国的证劵监管机构发起关于加密货币的“国际制裁”，TDCI表示，今年4月，由NASAA成员组成的一个特别工作组被召集起来，“开始对ICOs和加密相关的投资产品展开一系列协调的调查”，ICOs或Token销售是一个主要的焦点。[2018/5/22]

?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。

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?

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。

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。

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